Tren de aterrizaje para niños
El tren de aterrizaje es una parte muy importante de cualquier aeronave, como un avión. Su trabajo principal es absorber la fuerza del impacto cuando el avión toca la pista al aterrizar. También ayuda al avión a moverse por el suelo antes de despegar y después de aterrizar.
Contenido
¿Para qué sirve el tren de aterrizaje?
Cuando un avión aterriza, el tren de aterrizaje debe absorber la energía del golpe contra el suelo. Los neumáticos son lo primero en recibir este impacto, pero no es suficiente. Por eso, el tren de aterrizaje tiene un sistema especial llamado amortiguación que ayuda a suavizar el golpe.
La velocidad con la que un avión desciende al aterrizar es clave para que los amortiguadores hagan bien su trabajo. El sistema debe ser capaz de absorber la energía que se produciría si el avión cayera libremente desde unos 80 centímetros de altura.
Muchos factores influyen en cómo funciona la amortiguación, como el peso total del avión, cómo se distribuye ese peso en las ruedas, la velocidad vertical al aterrizar, el número de ruedas y el tamaño y la presión de los neumáticos. Todo esto debe funcionar para que la estructura del avión no sufra daños por fuerzas excesivas.
En resumen, la función del amortiguador es reducir la velocidad vertical del avión a cero de forma suave, para que la fuerza del suelo no sea demasiado grande al aterrizar.
Otra función importante es permitir que el avión se mueva por tierra, ya sea para despegar, aterrizar o simplemente para ir de un lugar a otro en el aeropuerto (a esto se le llama "taxi"). También sirve para que el avión pueda estar quieto en el suelo.
El peso del tren de aterrizaje suele ser entre el 4% y el 7% del peso total del avión cuando va a despegar.
Tipos de trenes de aterrizaje
Los trenes de aterrizaje de los aviones se pueden clasificar en dos tipos principales:
- Trenes fijos.
- Trenes retráctiles.
Trenes fijos
Los trenes fijos son aquellos que permanecen siempre visibles y expuestos al aire durante el vuelo. Se usan principalmente en aviones más pequeños y que no vuelan a velocidades muy altas. En estos aviones, añadir un sistema para esconder el tren de aterrizaje aumentaría mucho el peso y no mejoraría significativamente su rendimiento.
Trenes retráctiles
Los trenes retráctiles son los que se guardan dentro de la estructura del avión durante el vuelo. El piloto, desde la cabina, usa una palanca para esconder el tren de aterrizaje. Esto ayuda a que el avión sea más rápido y gaste menos combustible, ya que reduce la resistencia del aire. Cuando el avión necesita aterrizar, el piloto usa la misma palanca para bajar el tren de aterrizaje y prepararlo para el contacto con el suelo.
Cómo se colocan los trenes de aterrizaje
Existen dos formas principales de colocar el tren de aterrizaje en un avión:
- Tren convencional.
- Tren triciclo.
También hay algunas variaciones de estos, como el tren multiciclo o biciclo.
Tren convencional
Este tipo de tren fue el más común al principio de la aviación. Consiste en dos patas de aterrizaje principales ubicadas debajo de las alas o del fuselaje, y una rueda o patín pequeño en la cola del avión.
Este sistema se usó mucho al principio porque las alas solían estar más adelantadas en el fuselaje y los motores (a menudo uno solo) estaban en la parte delantera.
Entre sus ventajas, si el tren es fijo, tiene buena aerodinámica porque la rueda de cola es muy pequeña. Si es retráctil, es muy resistente, por eso se usó mucho en la Segunda Guerra Mundial en pistas que no siempre estaban en buen estado. Además, es más económico.
Pero también tiene algunas desventajas:
- El piloto no tiene buena visibilidad para moverse por tierra.
- Para despegar, la cola del avión debe levantarse un poco para que el avión quede en posición horizontal.
- Al aterrizar, si se frena mal, el avión podría volcarse. Por eso, al aterrizar, suele tocar el suelo con las dos ruedas delanteras principales.
- Es difícil aterrizar con viento de lado, porque la rueda de cola está conectada al timón de dirección y el avión podría girar bruscamente si la rueda trasera toca el suelo de forma incorrecta.
Para dirigir el avión en tierra con este tipo de tren, se usa el patín de cola con cables, o se puede frenar una de las ruedas principales y dar más potencia al motor del lado opuesto (en aviones con dos motores).
Tren triciclo
El tren triciclo tiene dos patas principales debajo de las alas o del fuselaje, y una pata con una rueda en la parte delantera del avión, que tiene un sistema para dirigirlo.
Esta disposición se empezó a usar en la Segunda Guerra Mundial, especialmente en aviones con varios motores, porque dejaba libre la parte delantera. Las ruedas traseras se colocan más atrás para que el avión esté bien equilibrado al despegar y aterrizar. Además, es un sistema que se adapta bien a los trenes retráctiles.
El tren triciclo cumple la misma función que el convencional, pero hace que el aterrizaje sea más sencillo. Permite que el avión toque tierra en posición horizontal, eliminando el riesgo de volcarse, incluso si se usan los frenos durante el aterrizaje.
Las ventajas más importantes del tren triciclo son la estabilidad que ofrece al aterrizar con viento de cola o viento cruzado, gracias a que el centro de gravedad está delante de las ruedas principales. Esto permite que el avión se mueva en línea recta al aterrizar y despegar. Esto es muy útil para aviones que deben aterrizar en pistas cortas o con viento de lado.
Con este tipo de tren, la rueda delantera puede dirigir el avión en tierra de forma independiente del timón de dirección. Esto se hace con un pequeño volante que está cerca del asiento del piloto.
Dónde se ubica el tren de aterrizaje
La posición del tren de aterrizaje con respecto al centro de gravedad del avión es muy importante. De ella depende si un avión tendrá buenas o malas condiciones para despegar o aterrizar.
En un tren convencional (con rueda de cola), el centro de gravedad debe estar detrás de las ruedas principales. En cambio, en un tren triciclo (con la tercera rueda en la parte delantera), el centro de gravedad debe estar un poco delante de las ruedas principales.
Los trenes triciclo con la rueda delantera poco cargada tienen las ruedas traseras cerca del centro de gravedad. Esto significa que el 90% del peso recae en el tren principal y solo el 10% en la rueda delantera.
Las ruedas delanteras más cargadas permiten frenar mejor y dan más estabilidad al dirigir el avión en el aterrizaje. Sin embargo, requieren un tren delantero más fuerte y, por lo tanto, más pesado.
Sistemas de amortiguación
El sistema de amortiguación más sencillo consiste en unos cordones elásticos, que se usan comúnmente en aviones pequeños de un solo motor. Cuando las patas del tren se mueven, estos elásticos se estiran y producen el efecto de amortiguación.
Actualmente, existen sistemas de amortiguación más avanzados. Estos están formados por un cilindro con un pistón que se mueve, y que contiene una mezcla de nitrógeno y líquido hidráulico. Esto ayuda a evitar movimientos bruscos.
En aviones pequeños, el tren de aterrizaje tipo Cessna es muy efectivo y sencillo, y también cumple la función de amortiguación.
La pata principal del tren de aterrizaje tiene varios elementos: el montante amortiguador, el control direccional del tren de aterrizaje y el shimmy damper.
Montante amortiguador
Su función es transformar la energía del descenso del avión en un aumento de presión de un líquido y un gas que están dentro de él, justo cuando el avión aterriza.
Este montante amortiguador tiene un cilindro que se sujeta a la estructura del avión por arriba. Por abajo, tiene un pistón hueco que se mueve dentro de él, y dentro de este, se mueve otro pistón. En la parte superior del pistón hueco hay dos válvulas que controlan el paso de una cantidad específica de líquido.
Una empaquetadura (una especie de goma) evita que el líquido se escape y asegura que no haya contacto directo entre las partes metálicas.
Existen dos tipos de montantes amortiguadores:
- Óleo-neumático (Montante Telescópico): Este tipo de amortiguador usa aceite (líquido hidráulico) con nitrógeno. Estos dos forman una mezcla que absorbe la energía. Primero se carga el líquido hidráulico (que puede ser sintético o con base de petróleo) por una válvula de recarga, y luego el nitrógeno.
- Los líquidos sintéticos no inflamables (como Skydroll) se usan en aviones grandes.
- Los líquidos con base de petróleo (MIL-H-5606 y MIL-H-6083) se usan en aviones pequeños.
- Óleo-resorte: Es similar al anterior, pero en lugar de gas, usa un resorte que soporta el pistón libre.
Control direccional del tren de aterrizaje
El control de la dirección del tren de aterrizaje puede ser hidráulico (con cilindros especiales) en aviones grandes, o mecánico (con cables de acero y varillas) en aviones más ligeros.
Las "tijeras de tren" son elementos importantes que transmiten el movimiento y también limitan cuánto se extiende el pistón del amortiguador cuando el avión despega.
Shimmy damper
El shimmy damper es una unidad hidráulica que ayuda a que la rueda delantera gire suavemente y resiste los movimientos bruscos de lado a lado mientras el avión se mueve por tierra.
Su propósito principal es evitar que la rueda delantera oscile de forma muy brusca hacia la izquierda o la derecha durante el despegue y el aterrizaje. Una mala alineación, un mal balanceo, una presión desigual en los neumáticos delanteros, piezas desgastadas o ajustes incorrectos pueden causar esta oscilación.
El shimmy damper frena esta vibración u oscilación forzando el líquido hidráulico a pasar por un pequeño agujero en el pistón. El eje del pistón está fijo a una parte del avión, y el cilindro está conectado al mecanismo de dirección de la rueda delantera. Cuando la rueda gira, el cilindro se mueve con respecto al eje, lo que hace que el líquido se mueva y amortigüe la oscilación.
Por ejemplo, si la rueda oscila hacia la izquierda, el pistón del cilindro también se moverá a la izquierda. Una parte del fluido pasará de una cámara a otra. El paso limitado del líquido por el agujero del pistón crea una resistencia que amortigua la oscilación.
Cómo se guarda y se saca el tren
La acción de guardar (retraer) y sacar (extender) el tren de aterrizaje, así como el cierre de las compuertas, se controla con una palanca en la cabina. Un sistema hidráulico es el que mueve el tren, las cerraduras de las puertas, los frenos y el sistema de dirección de la rueda delantera.
También puede haber sistemas electro-mecánicos, donde un motor mueve un eje que, a su vez, acciona el mecanismo de apertura o cierre de las compuertas del tren.
La retracción del tren tiene varias fases: 1. Al mover la palanca, las ruedas del tren se frenan y, al mismo tiempo, se abren las compuertas del avión. 2. Con las ruedas completamente frenadas y la delantera bloqueada, un cilindro hidráulico empieza a tirar del tren para guardarlo en su compartimento. 3. Una vez que el tren está guardado, se asegura con un bloqueo hidráulico y las compuertas del avión se cierran de nuevo.
En caso de emergencia, si el tren no baja, se pueden liberar los seguros de las compuertas para que se abran por gravedad. Esto permite que el tren también baje por su propio peso hasta que se bloquee en su posición de aterrizaje.
El proceso para sacar el tren es al revés: 1. Al bajar la palanca, se da la orden de abrir las compuertas, liberando sus seguros. 2. Con las puertas abiertas, se libera el seguro de las patas del tren y se reduce la presión hidráulica, permitiendo que el tren baje por gravedad hasta que se bloquee en su posición de aterrizaje. 3. Las puertas que se abrieron vuelven a cerrarse y se aseguran. Si se quedaran abiertas, causarían turbulencia en el aire y podrían golpearse con el asfalto en aviones que vuelan muy bajo.
Aviones sin trampillas en el tren
Algunos aviones, como el Boeing 737 o los ATR 42 y ATR 72, no tienen compuertas que cubran las ruedas del tren principal. Las ruedas quedan a la vista en sus compartimentos en el fuselaje cuando están guardadas.
En el Boeing 737 y los ATR 42 y ATR 72, las ruedas exteriores que sellan los compartimentos durante el vuelo tienen unos tapacubos metálicos característicos, pintados del mismo color que el fuselaje, parecidos a los de los coches.
En los Dornier DO 228, DO-328, y los ATR 42 y 72, el avión es tan bajo que no se pueden instalar compuertas para el tren principal. Por eso, las ruedas simplemente se pliegan hacia el fuselaje y se guardan en compartimentos con su forma. Esto tiene la ventaja de que el avión pesa menos y, en caso de emergencia, las ruedas bajan sin ser bloqueadas por compuertas, lo que evita un problema que sí ocurre en otros modelos.
Ruedas que se desinflan
En algunos modelos de Airbus y Boeing, las ruedas se desinflan un poco al vacío antes de guardarse para reducir su tamaño. Esto permite usar una compuerta más pequeña y un mecanismo hidráulico más pequeño, lo que ayuda a reducir el peso del avión.
Requisitos y resistencia del tren
El diseño de un tren de aterrizaje moderno debe resolver varios desafíos técnicos. Debe ser ligero pero muy resistente, fácil de construir, de mantener y económico de producir. El peso de la estructura del tren no debe ser más del 6% del peso total del avión, y del 4.5% en aviones sin hélice. Su volumen debe ser mínimo y la distancia entre las ruedas (su vía) debe ser lo más ancha posible. El sistema de amortiguación debe ser tan bueno que los golpes fuertes no se transmitan al resto de la estructura del avión.
Debe tener una buena estabilidad para la dirección, que se pueda controlar en tierra a altas velocidades, tanto al despegar como al aterrizar, con o sin viento. También debe permitir giros cerrados en tierra. El mecanismo para guardar el tren en vuelo debe ser sencillo y seguro, y debe tener un sistema de emergencia. El sistema de frenos debe ser eficaz, durar mucho y disipar bien el calor.
Como último elemento de la pata del tren, están los frenos, que pueden ser de tambor o de disco, dependiendo del tipo de avión. Siempre se encuentran en el tren principal del avión.
Mantenimiento y seguridad
Inspección y mantenimiento regular
El tren de aterrizaje recibe mantenimientos periódicos muy estrictos para asegurar que funcione perfectamente. Las partes más importantes, como los neumáticos, los amortiguadores y los sistemas hidráulicos, se revisan con frecuencia para detectar cualquier desgaste o fuga.
Pruebas no destructivas (NDT)
Este tipo de pruebas permiten revisar las piezas del tren de aterrizaje sin dañarlas. Se usan para encontrar grietas, corrosión u otros problemas.
Fallo del tren de aterrizaje
Si el tren no se despliega correctamente, los aviones tienen sistemas de emergencia. Estos incluyen bombas hidráulicas de respaldo o sistemas mecánicos que permiten bajar el tren de forma manual.
Galería de imágenes
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Tren de aterrizaje principal y de morro de un Airbus A330 de la compañía Qatar Airways.
Véase también
En inglés: Undercarriage Facts for Kids
