Sistema Tren de Aterrizaje - Aircraft Landing Gear Systems
Tipos de trenes de aterrizaje
El tren de aterrizaje de una aeronave soporta todo el peso de la misma durante el aterrizaje y las operaciones en tierra. Se fijan a los elementos estructurales primarios de la aeronave. El tipo de tren de aterrizaje depende del diseño de la aeronave y de su uso previsto.
La mayoría de los trenes de aterrizaje tienen ruedas para facilitar la operación hacia y desde superficies duras, como las pistas de los aeropuertos. Otros trenes cuentan con patines para este fin, como los que se encuentran en los helicópteros, las góndolas de los globos y en la zona de cola de algunas aeronaves de arrastre.
Las aeronaves que operan hacia y desde lagos congelados y áreas nevadas pueden estar equipadas con trenes de aterrizaje que tienen patines. Las aeronaves que operan hacia y desde la superficie del agua tienen un tren de aterrizaje de tipo pontón.
Independientemente del tipo de tren de aterrizaje utilizado, el equipo de absorción de impactos, los frenos, los mecanismos de retracción, los controles, los dispositivos de advertencia, el capó, los carenados y los miembros estructurales necesarios para fijar el tren a la aeronave se consideran partes del sistema del tren de aterrizaje.
Se pueden encontrar numerosas configuraciones de tipos de trenes de aterrizaje. Además, son comunes las combinaciones de dos tipos de tren de aterrizaje. Las aeronaves anfibias están diseñadas con un tren que permite aterrizar en el agua o en tierra firme. El tren de aterrizaje cuenta con pontones para el aterrizaje en el agua y ruedas extensibles para el aterrizaje en superficies duras.
Un sistema similar se utiliza para permitir el uso de esquís y ruedas en aviones que operan tanto en superficies resbaladizas y congeladas como en pistas secas. Normalmente, los esquís son retráctiles para permitir el uso de las ruedas cuando sea necesario.
NOTA: Las referencias al tren de aterrizaje auxiliar se refieren al tren de nariz, al tren de cola o al tren de tipo voladizo de cualquier aeronave en particular. El tren de aterrizaje principal son los dos o más trenes grandes situados cerca del centro de gravedad de la aeronave.
Disposición del tren de aterrizaje
Se utilizan tres disposiciones básicas del tren de aterrizaje: el tren de aterrizaje tipo rueda de cola (también conocido como tren convencional), el tren de aterrizaje tándem y el tren de aterrizaje tipo triciclo.
Tren de aterrizaje tipo rueda de cola - Tail Wheel-Type Landing Gear
El tren de aterrizaje tipo rueda de cola también se conoce como tren convencional porque muchos de los primeros aviones utilizan este tipo de disposición. El tren principal está situado por delante del centro de gravedad, por lo que la cola requiere el apoyo de un tercer conjunto de ruedas.
Algunos de los primeros diseños de aviones utilizan un patín en lugar de una rueda de cola. Esto ayuda a ralentizar la aeronave en el aterrizaje y proporciona estabilidad direccional. El ángulo resultante del fuselaje de la aeronave, cuando está equipada con un tren de aterrizaje convencional, permite el uso de una hélice larga que compensa el diseño de motores más antiguos y de menor potencia.
El mayor espacio libre del fuselaje delantero que ofrece el tren de aterrizaje de tipo rueda de cola también es ventajoso cuando se opera dentro y fuera de pistas no pavimentadas. Hoy en día, los aviones se fabrican con tren de aterrizaje convencional por este motivo y por el ahorro de peso que supone el conjunto de ruedas de cola, relativamente ligero.
La proliferación de pistas de superficie dura ha dejado obsoleto el patín de cola en favor de la rueda de cola. El control direccional se mantiene mediante el frenado diferencial hasta que la velocidad de la aeronave permite el control con el timón. Una rueda de cola dirigible, conectada por cables al timón o a los pedales del timón, es también un diseño común. Se incorporan muelles para la amortiguación.
Tren de aterrizaje tándem - Tandem Landing Gear
Pocos aviones están diseñados con un tren de aterrizaje en tándem. Como su nombre indica, este tipo de tren de aterrizaje tiene el tren principal y el de cola alineados en el eje longitudinal de la aeronave.
Los veleros suelen utilizar el tren de aterrizaje en tándem, aunque muchos de ellos sólo tienen un tren de aterrizaje real delante del fuselaje con un patín debajo de la cola. Algunos bombarderos militares, como el B-47 y el B-52, tienen tren de aterrizaje en tándem, al igual que el avión espía U2.
El Harrier VTOL tiene un tren de aterrizaje en tándem, pero utiliza un pequeño tren de aterrizaje bajo las alas como soporte. En general, la colocación del tren de aterrizaje sólo bajo el fuselaje facilita el uso de alas muy flexibles.
Tren de aterrizaje tipo triciclo - Tricycle-Type Landing Gear
El tren de aterrizaje más utilizado es el de tipo triciclo. Está compuesto por el tren principal y el tren de nariz. El tren de aterrizaje tipo triciclo se utiliza en aviones grandes y pequeños con las siguientes ventajas:
- Permite una aplicación más enérgica de los frenos sin que se inclinen al frenar, lo que permite una mayor velocidad de aterrizaje.
- Proporciona una mejor visibilidad desde la cabina de vuelo, especialmente durante el aterrizaje y las maniobras en tierra.
- Evita que la aeronave se incline hacia el suelo. Dado que el centro de gravedad de la aeronave está por delante del tren principal, las fuerzas que actúan sobre el centro de gravedad tienden a mantener la aeronave en movimiento hacia delante en lugar de hacer un bucle, como ocurre con un tren de aterrizaje de tipo rueda de cola.
El tren de nariz de algunos aviones con tren de aterrizaje de tipo triciclo no es controlable. Simplemente se echa a rodar ya que la dirección se realiza con el frenado diferencial durante el rodaje. Sin embargo, casi todos los aviones tienen un tren de aterrizaje dirigible.
En las aeronaves ligeras, el tren de aterrizaje se dirige a través de una conexión mecánica con los pedales del timón. Las aeronaves pesadas suelen utilizar energía hidráulica para dirigir el tren de aterrizaje. El control se consigue a través de un timón independiente en la cabina de vuelo.
El tren principal de un tren de aterrizaje de tipo triciclo está fijado a la estructura reforzada del ala o a la estructura del fuselaje. El número y la ubicación de las ruedas del tren principal varían. Muchos trenes principales tienen dos o más ruedas.
Las ruedas múltiples reparten el peso de la aeronave sobre una superficie mayor. También proporcionan un margen de seguridad en caso de que falle una rueda. Las aeronaves pesadas pueden utilizar cuatro o más conjuntos de ruedas en cada tren principal.
Cuando se fijan más de dos ruedas a un puntal del tren de aterrizaje, el mecanismo de fijación se conoce como bogie. El número de ruedas incluidas en el bogie está en función del peso bruto de diseño de la aeronave y del tipo de superficie en la que debe aterrizar la aeronave cargada.
El tren de aterrizaje de tipo triciclo consta de muchas piezas y conjuntos. Entre ellos se encuentran los amortiguadores de aire/aceite, las unidades de alineación del tren, las unidades de soporte, los dispositivos de retracción y seguridad, los sistemas de dirección, los conjuntos de ruedas y frenos, etc.
Tren de aterrizaje fijo y retráctil
Los trenes de aterrizaje de las aeronaves pueden clasificarse en dos categorías: fijos y retráctiles. Muchas aeronaves ligeras de un solo motor tienen un tren de aterrizaje fijo, al igual que algunos bimotores ligeros.
Esto significa que el tren de aterrizaje está unido al fuselaje y permanece expuesto a la corriente de deslizamiento mientras la aeronave vuela. A medida que aumenta la velocidad de una aeronave, también lo hace la resistencia parásita.
Los mecanismos para retraer y guardar el tren de aterrizaje para eliminar la resistencia parásita añaden peso a la aeronave. En las aeronaves lentas, la penalización de este peso añadido no se supera con la reducción de la resistencia, por lo que se utiliza el tren fijo.
A medida que aumenta la velocidad de la aeronave, la resistencia causada por el tren de aterrizaje es mayor y se requiere un medio para retraer el tren para eliminar la resistencia parásita, a pesar del peso del mecanismo.
Una gran parte de la resistencia parásita causada por el tren de aterrizaje de las aeronaves ligeras puede reducirse construyendo el tren de la forma más aerodinámica posible y añadiendo carenados o cubiertas de ruedas para agilizar el flujo de aire que pasa por los conjuntos que sobresalen.
Un perfil pequeño y suave hacia el viento que se aproxima reduce en gran medida la resistencia parásita del tren de aterrizaje. La fina sección transversal de los puntales de acero para muelles se combina con los carenados sobre los conjuntos de rueda y freno para aumentar el rendimiento del tren de aterrizaje fijo manteniendo la resistencia parásita al mínimo.
El tren de aterrizaje retráctil se guarda en los compartimentos del fuselaje o del ala mientras está en vuelo. Una vez en estos compartimentos, el tren está fuera de la corriente de deslizamiento y no causa resistencia parásita.
La mayoría de los trenes retráctiles tienen un panel ajustado que se ajusta a la piel del avión cuando el tren está completamente retraído. Otros aviones tienen puertas separadas que se abren, permitiendo que el tren entre o salga, y luego se cierran de nuevo.
NOTA: La resistencia parásita causada por el tren de aterrizaje extendido puede ser utilizada por el piloto para reducir la velocidad de la aeronave. La extensión y retracción de la mayoría de los trenes de aterrizaje suele realizarse con sistemas hidráulicos.
Trenes de aterrizaje con y sin absorción de impactos - Shock Absorbing and Non-Shock Absorbing Landing Gear
Además de sostener la aeronave para el rodaje, las fuerzas de impacto en una aeronave durante el aterrizaje deben ser controladas por el tren de aterrizaje. Esto se hace de dos maneras: 1) la energía del impacto se altera y se transfiere a todo el fuselaje a un ritmo y tiempo diferentes a los del fuerte impulso único del impacto, y 2) el impacto se absorbe convirtiendo la energía en energía térmica.
Engranaje de resorte tipo hoja - Leaf-Type Spring Gear
Muchas aeronaves utilizan puntales flexibles de acero, aluminio o materiales compuestos que reciben el impacto del aterrizaje y lo devuelven al fuselaje para que se disipe a una velocidad que no sea perjudicial. El tren de aterrizaje se flexiona inicialmente y las fuerzas se transfieren cuando vuelve a su posición original.
El ejemplo más común de este tipo de tren de aterrizaje sin absorción de impactos son los miles de aviones Cessna monomotor que lo utilizan. Los puntales del tren de aterrizaje de este tipo, fabricados con materiales compuestos, son más ligeros, tienen mayor flexibilidad y no se corroen.
Rígido - Rigid
Antes del desarrollo de los puntales de aterrizaje de acero con resortes curvados, muchos de los primeros aviones se diseñaban con puntales del tren de aterrizaje de acero rígido y soldado. La transferencia de la carga de choque al fuselaje es directa con este diseño.
El uso de neumáticos ayuda a suavizar las cargas de impacto. Las aeronaves modernas que utilizan un tren de aterrizaje de tipo deslizante utilizan un tren de aterrizaje rígido sin efectos negativos significativos.
Las aeronaves de motor, por ejemplo, suelen experimentar aterrizajes de bajo impacto que pueden ser absorbidos directamente por el fuselaje a través del tren de aterrizaje rígido (patines).
Cuerda elástica - Bungee Cord
El uso de cuerdas elásticas en los trenes de aterrizaje sin absorción de impactos es común. La geometría del tren de aterrizaje permite que el conjunto de puntales se flexione tras el impacto del aterrizaje. Las cuerdas elásticas se colocan entre la estructura rígida del fuselaje y el conjunto del tren de aterrizaje que se flexiona para absorber las cargas y devolverlas al fuselaje a una velocidad que no cause daños.
Las cuerdas elásticas están formadas por muchos hilos pequeños de goma elástica que deben ser inspeccionados para comprobar su estado. En algunos trenes de aterrizaje de aeronaves también se utilizan cojines de goma maciza de tipo donut.
Amortiguadores - Shock Struts
La verdadera absorción de impactos se produce cuando la energía del impacto del aterrizaje se convierte en energía térmica, como en un tren de aterrizaje de puntal de choque. Este es el método más común de disipación de impactos de aterrizaje en la aviación. Se utiliza en aviones de todos los tamaños.
Los amortiguadores son unidades hidráulicas autónomas que sostienen la aeronave en tierra y protegen la estructura durante el aterrizaje. Deben ser inspeccionados y revisados regularmente para garantizar su correcto funcionamiento.
Hay muchos diseños diferentes de amortiguadores, pero la mayoría funcionan de manera similar. La siguiente discusión es de carácter general. Para obtener información sobre la construcción, el funcionamiento y el mantenimiento de un amortiguador específico de la aeronave, consulte las instrucciones de mantenimiento del fabricante.
Un amortiguador neumático/hidráulico típico utiliza aire comprimido o nitrógeno combinado con fluido hidráulico para absorber y disipar las cargas de choque. A veces se denomina puntal de aire/aceite u oleodinámico.
Un amortiguador está formado por dos cilindros o tubos telescópicos cerrados en sus extremos exteriores. El cilindro superior está fijado al avión y no se mueve. El cilindro inferior se denomina pistón y es libre de deslizarse dentro y fuera del cilindro superior. Se forman dos cámaras. La cámara inferior está siempre llena de líquido hidráulico y la superior de aire comprimido o nitrógeno.
Un orificio situado entre los dos cilindros proporciona un paso para que el fluido de la cámara inferior entre en la cámara del cilindro superior cuando se comprime el puntal.
Durante la carrera de compresión, el caudal de fluido no es constante. Se controla automáticamente mediante la conicidad de la espiga dosificadora en el orificio. Cuando una parte estrecha del pasador está en el orificio, puede pasar más fluido a la cámara superior.
A medida que aumenta el diámetro de la porción del pasador de medición en el orificio, pasa menos fluido. El aumento de presión causado por la compresión del puntal y el fluido hidráulico que se ve forzado a pasar por el orificio medido provoca calor. Este calor se convierte en energía de impacto. Se disipa a través de la estructura del puntal.
En algunos tipos de amortiguadores, se utiliza un tubo de medición. El concepto de funcionamiento es el mismo que el de los amortiguadores con pasadores de medición, salvo que los orificios del tubo de medición controlan el flujo de fluido desde la cámara inferior a la superior durante la compresión.
Al levantarse o rebotar de la compresión, el amortiguador tiende a extenderse rápidamente. Esto puede provocar un impacto brusco al final de la carrera y dañar el amortiguador. Para evitarlo, los amortiguadores suelen estar equipados con un dispositivo de amortiguación o amortiguación.
Una válvula de retroceso en el pistón o un tubo de retroceso restringe el flujo de fluido durante la carrera de extensión, lo que ralentiza el movimiento y evita las fuerzas de impacto perjudiciales.
La mayoría de los amortiguadores están equipados con un eje como parte del cilindro inferior para facilitar la instalación de las ruedas de los aviones.
Los amortiguadores sin eje integrado tienen disposiciones en el extremo del cilindro inferior para la instalación del conjunto del eje. En todos los cilindros superiores de los amortiguadores hay conexiones adecuadas para fijar el amortiguador al fuselaje.
El cilindro superior de un amortiguador suele contener un conjunto de accesorios de válvula. Está situado en la parte superior del cilindro o cerca de ella. La válvula proporciona un medio para llenar el puntal con fluido hidráulico e inflarlo con aire o nitrógeno según lo especificado por el fabricante.
Se emplea un prensaestopas para sellar la junta deslizante entre los cilindros telescópicos superior e inferior. Se instala en el extremo abierto del cilindro exterior. También se instala un anillo limpiador del prensaestopas en una ranura del cojinete inferior o de la tuerca del prensaestopas en la mayoría de los amortiguadores.
Está diseñado para evitar que la superficie de deslizamiento del pistón arrastre suciedad, barro, hielo y nieve hacia el prensaestopas y el cilindro superior.
La limpieza periódica de la parte expuesta del pistón del amortiguador ayuda a que el limpiador haga su trabajo y disminuye la posibilidad de que se dañe el prensaestopas, lo que podría provocar una fuga en el amortiguador.
Para mantener el pistón y las ruedas alineados, la mayoría de los amortiguadores están equipados con eslabones de torsión o brazos de torsión. Uno de los extremos de los eslabones está unido al cilindro superior fijo.
El otro extremo está unido al cilindro inferior (pistón), de modo que no puede girar. Esto mantiene las ruedas alineadas. Los eslabones también retienen el pistón en el extremo del cilindro superior cuando el puntal está extendido, por ejemplo, después del despegue.
Los amortiguadores del tren de aterrizaje están provistos de un conjunto de levas de localización para mantener el tren alineado. El saliente de la leva está unido al cilindro inferior y el hueco de la leva inferior está unido al cilindro superior.
Estas levas alinean el conjunto de la rueda y el eje en la posición recta cuando el puntal de choque está completamente extendido. Esto permite que la rueda de nariz entre en el hueco de la rueda cuando el tren de nariz está retraído y evita daños estructurales en el avión.
También alinea las ruedas con el eje longitudinal de la aeronave antes del aterrizaje cuando el puntal está completamente extendido. Muchos puntales del tren de aterrizaje tienen también accesorios para la instalación de un amortiguador externo.
Los puntales del tren de aterrizaje suelen estar equipados con un pasador de bloqueo o desconexión para permitir un giro rápido de la aeronave mientras se remolca o se posiciona la aeronave cuando está en la rampa o en un hangar.
La desconexión de este pasador permite que el eje de la horquilla de la rueda en algunas aeronaves gire 360°, permitiendo así que la aeronave gire en un radio estrecho. En ningún momento se debe girar la rueda de nariz de ninguna aeronave más allá de las líneas límite marcadas en el fuselaje.
Los puntales de amortiguación del tren de aterrizaje y del tren principal de muchas aeronaves también están equipados con puntos de elevación y anillas de remolque.
Los gatos deben colocarse siempre bajo los puntos prescritos. Cuando se disponga de anillas de remolque, la barra de remolque debe fijarse únicamente a estas anillas.
Los amortiguadores contienen una placa de instrucciones que indica cómo llenar el amortiguador con líquido y cómo inflarlo. La placa de instrucciones suele estar fijada cerca de la entrada de llenado y del conjunto de la válvula de aire.
Especifica el tipo correcto de fluido hidráulico que debe utilizarse en el puntal y la presión a la que debe inflarse el puntal. Es de suma importancia familiarizarse con estas instrucciones antes de llenar un puntal de choque con fluido hidráulico o inflarlo con aire o nitrógeno.
Alineación, soporte y retracción del tren de aterrizaje
Los trenes de aterrizaje retráctiles constan de varios componentes que permiten su funcionamiento. Por lo general, se trata de los eslabones de torsión, los arreglos de los muñones y los soportes, los eslabones del puntal de arrastre, los dispositivos eléctricos e hidráulicos de retracción del tren, así como los componentes de bloqueo, detección e indicación. Además, los trenes de aterrizaje cuentan con mecanismos de dirección unidos al tren.
Alineación
Como se ha mencionado anteriormente, un brazo de torsión o un conjunto de eslabones de torsión impide que el cilindro inferior del puntal gire fuera de la alineación con el eje longitudinal de la aeronave.
En algunos conjuntos de puntal, es el único medio de retener el pistón en el cilindro del puntal superior. Los extremos de la articulación están unidos al cilindro superior fijo y al cilindro inferior móvil con un pasador de bisagra en el centro para permitir que el puntal se extienda y se comprima.
La alineación de las ruedas de un avión también es un factor a tener en cuenta. Normalmente, esto lo establece el fabricante y sólo requiere una atención ocasional, como después de un aterrizaje duro.
Las ruedas principales de la aeronave deben inspeccionarse y ajustarse, si es necesario, para mantener la entrada o salida de remolque adecuada y la inclinación correcta.
La entrada y salida del remolque se refiere a la trayectoria que tomaría una rueda principal en relación con el eje longitudinal del fuselaje o la línea central si la rueda fuera libre de rodar hacia adelante. Existen tres posibilidades. La rueda rodaría 1) paralela al eje longitudinal (alineada); 2) convergiendo en el eje longitudinal (tow-in); o 3) alejándose del eje longitudinal (tow-out).
En las instrucciones de mantenimiento del fabricante se indica el procedimiento para comprobar y ajustar el remolque hacia dentro o hacia fuera. A continuación se presenta un procedimiento general para comprobar la alineación en una aeronave ligera.
Para asegurarse de que el tren de aterrizaje se asienta correctamente para una prueba de remolque/desembarque, especialmente en aviones con puntales de acero para muelles, se colocan dos placas de aluminio separadas con grasa debajo de cada rueda.
Mueva suavemente el avión sobre las placas para que el tren encuentre la posición de reposo preferida para las comprobaciones de alineación.
Se mantiene un borde recto a través de la parte delantera de los neumáticos de la rueda principal justo por debajo de la altura del eje. Una escuadra de carpintero colocada contra el borde recto crea una perpendicular que es paralela al eje longitudinal de la aeronave.
Deslice la escuadra contra el conjunto de la rueda para ver si las secciones delantera y trasera del neumático tocan la escuadra. Un hueco en la parte delantera indica que la rueda está remolcada. Un hueco en la parte trasera indica que la rueda está remolcada hacia fuera.
El camber es la alineación de una rueda principal en el plano vertical. Se puede comprobar con un transportador de burbujas sostenido contra el conjunto de la rueda. Se dice que la inclinación de la rueda es positiva si la parte superior de la rueda se inclina hacia fuera de la vertical. La inclinación es negativa si la parte superior de la rueda se inclina hacia dentro.
Se pueden hacer ajustes para corregir pequeñas cantidades de desalineación de la rueda. En las aeronaves con tren de aterrizaje de acero para muelles, se pueden añadir o quitar calzos cónicos entre el eje de la rueda atornillado y la brida de montaje del eje en el puntal.
Las aeronaves equipadas con puntales de aire/aceite suelen utilizar calzos entre los dos brazos de los eslabones de torsión como medio para alinear la entrada y la salida del remolque.
Soporte
Los trenes de aterrizaje de las aeronaves se fijan a los largueros de las alas o a otros elementos estructurales, muchos de los cuales están diseñados con el propósito específico de soportar el tren de aterrizaje.
El tren de aterrizaje retráctil debe estar diseñado de tal manera que proporcione una fuerte fijación a la aeronave y aún así sea capaz de moverse en un hueco o pozo cuando se estiba. Una disposición de muñón es típica.
El muñón es una extensión estructural fija del cilindro del puntal superior con superficies de apoyo que permiten el movimiento de todo el conjunto del tren. Se fija a la estructura de la aeronave de forma que el tren pueda pivotar desde la posición vertical necesaria para el aterrizaje y el rodaje hasta la posición de estiba utilizada durante el vuelo.
En la posición vertical del tren de aterrizaje, el muñón es libre de girar o pivotar. Por sí solo, no puede soportar la aeronave sin colapsar. Se utiliza una abrazadera de arrastre para frenar la acción de pivote integrada en la fijación del muñón.
El extremo superior de la abrazadera de arrastre de dos piezas se fija a la estructura del avión y el extremo inferior al puntal. Una bisagra cerca del centro de la abrazadera permite que ésta se pliegue y que el tren se retraiga.
Para la operación en tierra, el tirante de arrastre se endereza sobre el centro hasta un tope y se bloquea en su posición para que el tren permanezca rígido. La función de un tirante de arrastre en algunas aeronaves es realizada por el cilindro hidráulico utilizado para subir y bajar el tren.
Los bloqueos hidráulicos internos del cilindro sustituyen la acción de sobrecentrado del tirante de arrastre para el apoyo durante las maniobras en tierra.
Sistemas de extensión de emergencia
El sistema de extensión de emergencia baja el tren de aterrizaje si falla el sistema de alimentación principal. Existen numerosas formas de hacerlo, dependiendo del tamaño y la complejidad de la aeronave.
Algunas aeronaves tienen una manija de liberación de emergencia en la cabina de vuelo que está conectada a través de un enlace mecánico a los elevadores del tren de aterrizaje.
Cuando se acciona la palanca, se liberan los bloqueos y se permite que el tren de aterrizaje caiga libremente hasta la posición extendida bajo la fuerza creada por la gravedad que actúa sobre el tren. Otras aeronaves utilizan un respaldo no mecánico, como la energía neumática, para desenganchar el tren.
Activada desde la cabina de vuelo, cuando se abre la válvula de caída libre, se permite que el fluido hidráulico fluya desde el lado del engranaje hacia arriba de los actuadores hacia el lado del engranaje hacia abajo, independientemente del paquete de energía.
La presión que mantiene el engranaje arriba se alivia y el engranaje se extiende debido a su peso. El aire que pasa por el engranaje ayuda a la extensión y ayuda a empujar el engranaje a la posición de bajada y bloqueo.
Los aviones grandes y de alto rendimiento están equipados con sistemas hidráulicos redundantes. Esto hace que la extensión de emergencia sea menos común, ya que se puede seleccionar una fuente diferente de energía hidráulica si el tren no funciona normalmente.
Si el tren sigue sin extenderse, se utiliza algún tipo de dispositivo de desbloqueo para liberar los bloqueos y permitir la caída libre del tren.
En algunas aeronaves pequeñas, la configuración del diseño hace que la extensión de emergencia del tren de aterrizaje por la gravedad y las cargas aéreas por sí solas sea imposible o poco práctica. Por lo tanto, es necesario aplicar algún tipo de fuerza.
Los sistemas de extensión manual, en los que el piloto acciona mecánicamente el tren de aterrizaje hasta su posición, son comunes. Consulte el manual de mantenimiento de la aeronave para conocer todas las descripciones de funcionamiento del sistema de extensión del tren de aterrizaje de emergencia, las normas de rendimiento y las pruebas de extensión de emergencia, según sea necesario.
Dispositivos de seguridad del tren de aterrizaje
Existen numerosos dispositivos de seguridad del tren de aterrizaje. Los más comunes son los que impiden que el tren se retraiga o se colapse mientras está en el suelo. Los indicadores del tren son otro dispositivo de seguridad. Se utilizan para comunicar al piloto el estado de la posición de cada tren de aterrizaje en cualquier momento.
Interruptor de seguridad - Safety Switch
La mayoría de las aeronaves cuentan con un interruptor de seguridad del tren de aterrizaje. Se trata de un interruptor colocado para abrir y cerrar dependiendo de la extensión o compresión del puntal del tren de aterrizaje principal.
El interruptor de seguridad está conectado a varios circuitos de funcionamiento del sistema. Un circuito impide que el tren se retraiga mientras la aeronave está en tierra. Hay diferentes maneras de lograr este bloqueo.
Un solenoide que extiende un eje para desactivar físicamente el selector de posición del tren es uno de los métodos que se encuentran en muchos aviones. Cuando el tren de aterrizaje está comprimido, el interruptor de seguridad de la posición en cuclillas está abierto, y el eje central del solenoide sobresale un pasador de bloqueo endurecido a través de la palanca de control del tren de aterrizaje para que no pueda moverse a la posición superior.
Al despegar, el puntal del tren de aterrizaje se extiende. El interruptor de seguridad se cierra y permite que fluya la corriente en el circuito de seguridad. El solenoide se energiza y retrae el pasador de bloqueo de la manija selectora. Esto permite elevar el tren de aterrizaje.
El uso de sensores de proximidad para los interruptores de seguridad de la posición de la marcha es común en los aviones de alto rendimiento. Un sensor electromagnético devuelve una tensión diferente a una unidad lógica de la marcha en función de la proximidad de un objetivo conductor al interruptor.
No se produce ningún contacto físico. Cuando el engranaje está en la posición diseñada, el objetivo metálico está cerca del inductor del sensor, lo que reduce la tensión de retorno. Este tipo de detección es especialmente útil en el entorno del tren de aterrizaje, donde los interruptores con piezas móviles pueden contaminarse con la suciedad y la humedad de las pistas y las vías de rodaje.
El técnico debe asegurarse de que los objetivos del sensor están instalados a la distancia correcta del sensor. A menudo se utilizan calibradores "go-no go" para establecer la distancia.
Bloqueo en tierra - Ground Locks
Los bloqueos en tierra se utilizan habitualmente en los trenes de aterrizaje de las aeronaves como garantía adicional de que el tren de aterrizaje permanecerá bajado y bloqueado mientras la aeronave esté en tierra.
Son dispositivos externos que se colocan en el mecanismo de retracción para impedir su movimiento. Un bloqueo en tierra puede ser tan sencillo como un pasador colocado en los orificios preperforados de los componentes del tren que impide que éste se desplome.
Otro bloqueo de tierra comúnmente utilizado se sujeta en el pistón expuesto del cilindro de retracción del engranaje que impide que se retraiga. Todos los bloqueos de tierra deben tener serpentinas rojas adheridas, para que sean visibles y se retiren antes del vuelo.
Los bloqueos en tierra suelen llevarse en la aeronave y ser colocados por la tripulación de vuelo durante el paseo posterior al aterrizaje.
Indicadores de posición del tren de aterrizaje - Landing Gear Position Indicators
Los indicadores de posición del tren de aterrizaje están situados en el panel de instrumentos junto a la palanca de selección del tren. Se utilizan para informar al piloto del estado de la posición del tren. Hay muchas disposiciones para la indicación del tren de aterrizaje.
Normalmente, hay una luz dedicada para cada tren. La indicación más común de que el tren de aterrizaje está bajado y bloqueado es una luz verde iluminada. Tres luces verdes significan que es seguro aterrizar.
Todas las luces apagadas suelen indicar que el tren está arriba y bloqueado, o puede haber luces indicadoras de tren arriba. Las luces de marcha en tránsito se utilizan en algunas aeronaves, al igual que los indicadores de poste de barbero cuando una marcha no está arriba o abajo y bloqueada.
Las luces indicadoras parpadeantes también indican que la marcha está en tránsito. Algunos fabricantes utilizan una anunciación de desacuerdo con la marcha cuando el tren de aterrizaje no está en la misma posición que el selector.
Muchas aeronaves controlan la posición de la puerta del tren además del propio tren. Consulte los manuales de mantenimiento y operación del fabricante de la aeronave para obtener una descripción completa del sistema de indicación del tren de aterrizaje.
Centrado de la rueda de nariz - Nose Wheel Centering
Dado que la mayoría de las aeronaves tienen conjuntos de ruedas de nariz dirigibles para el rodaje, se necesita un medio para alinear el tren de nariz antes de la retracción. Las levas de centrado integradas en la estructura del puntal de choque lo consiguen.
Una leva superior está libre para acoplarse a un hueco de leva inferior cuando el tren está completamente extendido. Esto alinea el tren para la retracción. Cuando el peso vuelve a las ruedas después del aterrizaje, el amortiguador se comprime y las levas de centrado se separan permitiendo que el amortiguador inferior (pistón) gire en el cilindro del amortiguador superior.
Esta rotación se controla para dirigir el avión. Las aeronaves pequeñas a veces incorporan un rodillo externo o un pasador de guía en el puntal. Cuando el puntal se pliega en el hueco de la rueda durante la retracción, el rodillo o el pasador guía se engancha a una rampa o pista montada en la estructura del hueco de la rueda.
La rampa/carril guía el rodillo o el pasador de tal manera que la rueda de nariz se endereza al entrar en el hueco de la rueda.
Sistemas de dirección de la rueda de nariz
La rueda de nariz de la mayoría de las aeronaves se puede dirigir desde la cabina de vuelo mediante un sistema de dirección de la rueda de nariz. Esto permite dirigir la aeronave durante la operación en tierra. Algunas aeronaves sencillas cuentan con conjuntos de ruedas de nariz que giran. Estas aeronaves se dirigen durante el rodaje mediante el frenado diferencial.
Aviones pequeños
La mayoría de las aeronaves pequeñas tienen capacidad de dirección mediante el uso de un sistema simple de enlaces mecánicos conectados a los pedales del timón. Los tubos de empuje y tracción están conectados a los cuernos de los pedales en el cilindro inferior del puntal. Al pisar los pedales, el movimiento se transfiere al eje del puntal y al conjunto de la rueda que gira a la izquierda o a la derecha.
Aviones grandes
Debido a su masa y a la necesidad de un control positivo, los aviones grandes utilizan una fuente de energía para la dirección de la rueda de nariz. Predomina la energía hidráulica. Hay muchos diseños diferentes de sistemas de dirección de nariz para aviones grandes. La mayoría comparten características y componentes similares.
El control de la dirección se realiza desde la cabina de vuelo mediante el uso de una pequeña rueda, una caña de timón o una palanca de mando montada normalmente en la pared lateral izquierda. En algunas aeronaves es posible encender y apagar el sistema.
Las conexiones mecánicas, eléctricas o hidráulicas transmiten el movimiento de entrada del controlador a una unidad de control de la dirección. La unidad de control es una válvula de medición o control hidráulico.
Dirige el fluido hidráulico bajo presión a uno o dos actuadores diseñados con varios enlaces para girar el puntal inferior. Un acumulador y una válvula de alivio, o un conjunto de presurización similar, mantienen el fluido en los actuadores y el sistema bajo presión en todo momento.
Esto permite que los cilindros de accionamiento de la dirección actúen también como amortiguadores del movimiento. Un mecanismo de seguimiento consiste en varios engranajes, cables, varillas, tambores y/o manivela, etc.
Devuelve la válvula dosificadora a una posición neutral una vez que se ha alcanzado el ángulo de dirección. Muchos sistemas incorporan un subsistema de entrada desde los pedales del timón para los pequeños grados de giro realizados mientras se dirige el avión a gran velocidad durante el despegue y el aterrizaje.
Las válvulas de seguridad son típicas en todos los sistemas para aliviar la presión durante un fallo hidráulico, de modo que la rueda de nariz pueda girar.
El volante del nariz se conecta a través de un eje a un tambor de dirección situado dentro del pedestal de control de la cabina de vuelo. La rotación de este tambor transmite la señal de dirección mediante cables y poleas al tambor de control del conjunto diferencial.
El movimiento del conjunto diferencial es transmitido por el enlace diferencial al conjunto de la válvula de medición, donde mueve la válvula selectora a la posición seleccionada. Esto proporciona la potencia hidráulica para girar el tren de aterrizaje.
La válvula dosificadora dirige entonces el fluido presurizado fuera del puerto A, a través de la línea de alternancia de giro a la derecha, y hacia el cilindro de dirección A. Este es un cilindro de un solo puerto y la presión obliga al pistón a comenzar su extensión.
Dado que el vástago de este pistón se conecta al eje de dirección de la nariz en el puntal de choque del tren de aterrizaje de nariz que pivota en el punto X, la extensión del pistón hace girar el eje de dirección gradualmente hacia la derecha.
Al girar la rueda del nariz, el fluido es forzado a salir del cilindro de dirección B a través de la línea de alternancia de giro a la izquierda y hacia el puerto B de la válvula dosificadora. La válvula dosificadora dirige este fluido de retorno hacia un compensador que dirige el fluido hacia el colector de retorno del sistema hidráulico de la aeronave.
Como se ha descrito, la presión hidráulica inicia el giro del tren de aterrizaje. Sin embargo, el tren no debe girar demasiado. El sistema de dirección del tren de aterrizaje contiene dispositivos para detener el tren en el ángulo de giro seleccionado y mantenerlo allí.
Esto se consigue con una conexión de seguimiento. Como se ha dicho, el tren de aterrizaje es girado por el eje de dirección cuando el pistón del cilindro A se extiende. La parte trasera del husillo contiene dientes de engranaje que se engranan con un engranaje en la parte inferior del vástago del orificio.
A medida que la rueda dentada y el husillo giran, el vástago del orificio también gira, pero en la dirección opuesta. Esta rotación es transmitida por las dos secciones de la varilla del orificio a los eslabones de seguimiento de tijera situados en la parte superior del puntal del tren de aterrizaje.
Cuando los eslabones de seguimiento regresan, hacen girar el tambor de seguimiento conectado, que transmite el movimiento mediante cables y poleas al conjunto diferencial. El funcionamiento del conjunto diferencial hace que el brazo diferencial y los eslabones muevan la válvula dosificadora hacia la posición neutral.
Esta unidad hidráulica consiste en una carcasa de tres puertos que encierra un pistón y un obturador accionados por resorte. El puerto izquierdo es un respiradero que evita que el aire atrapado en la parte trasera del pistón interfiera con el movimiento del mismo.
El segundo puerto situado en la parte superior del compensador se conecta a través de una línea al puerto de retorno de la válvula de medición. El tercer puerto se encuentra en el lado derecho del compensador.
Este puerto se conecta al colector de retorno del sistema hidráulico. Dirige el fluido de retorno del sistema de dirección hacia el colector cuando la válvula de asiento está abierta.
La válvula de asiento del compensador se abre cuando la presión que actúa sobre el pistón es lo suficientemente alta como para comprimir el resorte. En este sistema, se requieren 100 psi. Por lo tanto, el fluido en la línea de retorno de la válvula dosificadora está contenido bajo esa presión.
La presión de 100 psi también existe en toda la válvula dosificadora y de vuelta a través de las líneas de retorno del cilindro. Esto presuriza los cilindros de dirección en todo momento y les permite funcionar como amortiguadores de vibración.
Amortiguadores de vibración - Shimmy Dampers
Los eslabones de torsión conectados desde el cilindro superior estacionario de un puntal de rueda de nariz al cilindro móvil inferior o pistón del puntal no son suficientes para evitar que la mayoría de los trenes de nariz tengan la tendencia a oscilar rápidamente, o shimmy, a ciertas velocidades.
Esta vibración debe ser controlada mediante el uso de un amortiguador de vibración. Un amortiguador de vibración controla la vibración de la rueda de nariz mediante una amortiguación hidráulica.
El amortiguador puede estar integrado en el tren de aterrizaje, pero la mayoría de las veces es una unidad externa fijada entre los amortiguadores superior e inferior. Está activo durante todas las fases de la operación en tierra y permite que el sistema de dirección del tren de aterrizaje funcione normalmente.
Amortiguador de dirección - Steering Damper
Como se ha mencionado anteriormente, las grandes aeronaves con dirección hidráulica mantienen la presión en los cilindros de dirección para proporcionar la amortiguación necesaria. Esto se conoce como amortiguación de la dirección.
Algunas aeronaves más antiguas de la categoría de transporte tienen amortiguadores de dirección de tipo paletas. Sin embargo, funcionan para dirigir la rueda de nariz, así como para amortiguar las vibraciones.
Piston-Type
Las aeronaves no equipadas con dirección hidráulica de la rueda de nariz utilizan una unidad adicional de amortiguación externa. La carcasa está fijada firmemente al cilindro del amortiguador superior.
El eje está unido al cilindro del amortiguador inferior y a un pistón dentro del amortiguador. Cuando el cilindro inferior del amortiguador trata de sacudirse, el fluido hidráulico es forzado a través de un orificio de purga en el pistón. El flujo restringido a través del orificio de purga amortigua la oscilación.
Un amortiguador de pistón puede contener un orificio de llenado para añadir líquido o puede ser una unidad sellada. En cualquier caso, la unidad debe ser revisada regularmente para detectar fugas. Para garantizar un funcionamiento correcto, un amortiguador hidráulico de pistón debe llenarse hasta su capacidad.
Vane-Type
A veces se utiliza un amortiguador de paletas. Utiliza cámaras de fluido creadas por las paletas separadas por un orificio de válvula en un eje central. Cuando el tren de aterrizaje intenta oscilar, las paletas giran para cambiar el tamaño de las cámaras internas llenas de fluido.
El tamaño de la cámara sólo puede cambiar tan rápido como el fluido pueda ser forzado a través del orificio. Así, la oscilación del engranaje se disipa por la velocidad del flujo de fluido. Un depósito interno de reposición con resorte mantiene el fluido presurizado en las cámaras de trabajo y se incluye la compensación térmica del tamaño del orificio.
Al igual que el amortiguador de pistón, el amortiguador de paletas debe inspeccionarse para detectar fugas y mantenerse en buen estado. Un indicador de nivel de fluido sobresale del extremo del depósito de la unidad.
Amortiguador no hidráulico
Los amortiguadores no hidráulicos están actualmente certificados para muchas aeronaves. Tienen un aspecto y un ajuste similares a los amortiguadores de tipo pistón, pero no contienen líquido en su interior.
En lugar del pistón metálico, un pistón de goma presiona contra el diámetro interior de la carcasa del amortiguador cuando se recibe el movimiento de sacudida a través del eje. El pistón de goma se desplaza sobre una película muy fina de grasa y la acción de rozamiento entre el pistón y la carcasa proporciona la amortiguación.
Esto se conoce como amortiguación de efecto superficial. Los materiales utilizados en la construcción de este tipo de amortiguadores proporcionan una larga vida útil sin necesidad de añadir nunca líquido a la unidad.
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