Hoy hablaremos de la velocidad Mach y de su indicador ubicado dentro de la cabina de mando en todo tipo aviones.
Hace algún tiempo tuve la osadía de responder una pregunta sobre la importancia hoy día de la indicación en número MACH. Obviamente los comentarios no se hicieron esperar de muchos pilotos comandantes jóvenes que decían que yo no tenía ni idea de lo que estaba diciendo; lo cual no me sorprende; lo que si me sorprendió, y muchísimo, fue que otros pilotos veteranos, también pensaban igual y no entendieran lo que yo quería decir.
Post escrito por: Guillermo Casalins
Ingeniero Aeronáutico
Fundación FIA
La respuesta fue: “en la actualidad no sirve para nada, que servía más que todo para navegar” y me cayó la comunidad aeronáutica encima (incluyendo pilotos de combate), salvo por uno que otro piloto que sabía exactamente de que estaba hablando vamos a ver si estoy equivocado.
La velocidad del sonido y la onda de choque
El número Mach es la relación entre la velocidad verdadera y la velocidad local del sonido. Esta es una expresión adimensional de velocidad, así que a una velocidad de Mach 1.0 va a la velocidad local del sonido .la velocidad del sonido al nivel del mar es igual a 662 knots (en el aire). Mach 0.8 al nivel del mar corresponde a una velocidad verdadera de 528kntos (o Mach 0.8 igual a 528 dividido entre 662 knots). La velocidad del sonido en el aire decrece con la altitud por la disminución de la temperatura.
Aunque el avión vuele a velocidades subsónicas, en algunas porciones de este (sobre todo del ala) puede estar desplazando a velocidades supersónicas (como lo demuestra la figura 2) es ahí donde se produce la famosa onda de choque que destruye parte de la sustentación, crea una gran resistencia aerodinámica y además problemas de estabilidad. Es de ahí que nace el ala en flecha que realmente se usa para hacerle el “engaño del siglo” al viento relativo a altas velocidades
Todo esto tiene un gran valor para los diseñadores y constructores del avión. Para el piloto es un conocimiento más de la máquina y de su desempeño. ¿Cuál podría ser su utilidad adicional? En próximos capítulos podríamos hablar más afondo de esto (en el idioma que cualquier Aficionado a los aviones pudiera entender)
El indicador de Mach
Los ingenieros se dieron la pela por hacer innovaciones para que el piloto tuviera menos trabajo que hacer, le pusieron un piloto automático y casi no hacía nada, entonces los dueños de las aerolíneas le dijeron a los que hacían los aviones: “oigan, pónganles el trabajo de los navegantes ya que estos manes(los pilotos) no hacen ya nada” (ya les habían puesto parte del trabajo que hacían los radio- operadores, haciendo los equipos de radio más fácil de usar; y si, las radio-ayudas les dieron la estocada final a los navegantes. Ahora con los G.P.S. y navegación por satélite, quien sabe quién sea el siguiente. Ya sabemos que el puesto del ingeniero de vuelo (con tanta automatización) pasó a mejor vida. Los dueños de las empresas creen que su empleado no hace lo suficiente y cada vez que los ingenieros hacen un avance y quitan un tripulante, saltan de felicidad (un sindicato menos con quien lidiar) y un salario menos que pagar. Pronto veremos aviones de pasajeros con solo un piloto.
El indicador mach que relacionaba la velocidad verdadera con la velocidad local del sonido y le decía al piloto la ground speed (G.S.) sin necesidad de una calculadora (si el viento estaba en calma). Un avance notable para la época.
Realmente el indicador Mach en vuelos subsónicos te indicaba un porcentaje de la velocidad del sonido a esa altura. Por ejemplo, si el indicador marca .80 eso significa que vas al 80% de la velocidad del sonido a esa altura, pero ¿cuál es esa velocidad del sonido?
¿O sea, para que te sirve? Porque si es para que no pases a velocidades peligrosas (que lo son) en el instrumento te ponen un indicador (barber pole, que cambia con los factores que lo afectan) para que no llegues a él y no lo sobrepases, además de ciertas alarmas que suenan cuando se exceden las velocidades críticas.
Velocidad indicada
Es la velocidad del avión con respecto al aire que lo rodea y lo obtiene un equipo que consta de unas tomas dinámicas , estáticas y de un instrumento que te las muestra en una medida que puedas interpretar Knots, Km/h. etc. .en esas se basan las performances del avión y las limitaciones, ya sabemos que el aire se comporta bajo ciertas circunstancias como un fluido incomprensible, sin embrago al ir aumentando las velocidades y las alturas de operación ya empieza a comportarse de modo diferente y ya las performances y el comportamiento del avión cambia ,obviamente los equipos que trabajan con ese aire ambiente también. A bajos niveles de vuelo, las velocidades que muestran el instrumento y las reales con respecto a la de tierra eran muy parecidas, a medida que te elevabas e ibas más rápido esas velocidades tendían a ser muy diferentes y dejaba de ser un referente para la navegación.
Velocidad verdadera
Ya dijimos que la velocidad indicada y la velocidad verdadera son muy similares a bajos niveles de vuelo, en la formula, podemos notar que a medida que la ALT se hace más pequeña o se iguala a 0(al nivel del mar) las I.A.S. Son muy parecidas o iguales a la T.A.S. entonces se convierte en una buena medida para saber a qué velocidad me estoy desplazando sobre la tierra y predecir en cuanto tiempo voy a llegar a mi destino, debemos acordarnos de que el combustible que nos mantiene en el aire no es eterno, y así hacer un cálculo de cuanto voy a recorrer antes de quedar con los tanques vacíos o que nos coja la noche en un vuelo visual.
TAS = IAS + (0.02IASxALT/1000)
Es muy deseable saber en todo momento la velocidad verdadera q nos da el dato principal para hacer el calculado de nuestros estimados.
Ground speed
Debemos recordar que la velocidad del aire y la de tierra no siempre son iguales, de hecho, casi nunca, pero a bajas alturas y con viento en calma esas velocidades son bastantes similares. Al avión poco le importa la velocidad sobre la tierra, a él solo le importa la velocidad con que el aire pase a través de sus alas y de las superficies de control y demás partes. Pero al piloto si y al controlador de tierra también (sobre todo antes que no había radares tan sofisticados) para hacer sus estimados y el otro para hacer su ordenamiento de tráfico aéreo.
Ejemplos
Como una imagen vale más que mil palabras un ejemplo vale más que 100 explicaciones.
Vamos a suponer que vamos volando a 32000 pies de altura nivel 330, el velocímetro me indica 291Knots, quiero saber cuánto tiempo me voy a demorar en recorrer 80 millas náuticas que nos muestra el D.M.E de una estación.
Sacamos nuestra calculadora o nuestro computador de vuelo y nos da.
- T.A.S. = IAS+(0.02 IASxALT/1000)
- T.A.S.= 291+(0.02(291) x3200071000) = 291+186=477 millas/hora
- 477/60=7.95 millas minuto.
- TIEMPO =DISTANCIA/VELOCIDAD
¿Qué pasaría si: miramos nuestro indicador MACH que nos marca 0.8, le corremos un punto, y se lo dividimos a lo que nos marca el D.M.E.?
- TIEMPO =80Millas/7.95 (millas/minuto) = 10.06 minutos.
GPS.FMS
Se han inventado infinidad de sistemas de navegación cada vez mejor que el anterior, ahora ya puedes navegar por satélite y con un error de pocos metros, toda la información que necesites y (la que no) también la puedes obtener en tiempo real, en tu propio teléfono inteligente y en el avión, los manuales, los sistemas, las listas de chequeo etc. ya no te puedes perderte nunca más, la compañía dueña del avión te sigue el rastro, puedes enviar los problemas técnicos del avión mucho antes de aterrizar y todo lo que nunca nos imaginamos unas décadas atrás. Te subes al avión, administras el vuelo, te relajas y miras el paisaje.
Conclusiones
Al principio volábamos solo con la velocidad indicada y de ahí se tomaban todas las limitaciones, a bajas alturas, esta era muy cercana a la realidad y como todos los vuelos eran visuales, no había ningún problema. Más tarde se empezó a volar más alto y más rápido, ya no coincidían las velocidades y se tenían que hacer “complicados” cálculos para aproximarse a los vuelos por instrumentos (para vuelos largos se necesitaba de navegantes) entonces los ingenieros (que nunca duermen) se inventaron un instrumento que te daba la velocidad verdadera en el instrumento, solo necesitabas una distancia DME y un reloj para hacer tus estimados. Aun así, era demasiado trabajo, y entonces esos “infames “ingenieros mejoraron los equipos y se inventaron los GPS que te daban la velocidad y la posición real, la componente de viento y el estimado solo con buscar un punto deseado. Pero aun así no se conformaron y entonces te ponían todo en una gran pantalla, hasta el avión lo dibujaron en un mapa en tiempo real sobre una trayectoria a seguir, teniendo todo esto en cuenta, ¿me puedes decir para que sirve tu indicador MACH en la actualidad, sabiendo que tienes además un indicador de IAS, que es equivalente (para el performance y las limitaciones de vuelo) y que ya todos los datos del vuelo sobre navegación los tienes resueltos sobre un mapa en una pantalla?
En esta imagen, entre muchas cosas más, te indica la T.A.S. (479) y la G.S. (482) lo cual significa que tienes una componente de viento de cola de 3 Knots
Postdata
Yo no soy piloto, soy ingeniero de vuelo, y volando CARAVELLE, un jet francés, un capitán instructor, el Mayor JAIRO GARCIA me enseño todo esto que les estoy contando ahora, los copilotos y algunos comandantes (en épocas que no existía el G.P.S.) se sorprendían como les daba los tiempos para el descenso y los datos de combustibles exactos. De hecho, no estoy menospreciando el indicador de Mach, por el contrario, estoy manifestando que en una época era subutilizado por algunos aviadores que no lo entendían a cabalidad. Si algún piloto tiene algo que añadir, bienvenido el aporte.
Quiero agradecer la colaboración de Yerson Leonardo Angarita
Todos los dibujos y fotos fueron obtenidos de Boeing
