¿Cuáles son los límites de la velocidad de aerolíneas?
¿Por qué la velocidad de las aerolíneas ha permanecido más o menos constante a lo largo de los años? apareció originalmente en Quora: un lugar para adquirir y compartir conocimiento y entender mejor el mundo.
Respuesta por Homero Medrano, trabajando con aviones desde el 2007:
Si con velocidad te refieres a la velocidad a la que vuelan los aviones, hay algunas limitaciones que considerar.
Siendo muy simplista y sin meterme en detalles técnicos, las aerolíneas buscan una ganancia. Para hacerlo, procuran maximizar la cantidad de pasajeros o de carga que pueden transportar al menor costo posible. Al hablar de costo, hablamos del precio y características de la aeronave, su mantenimiento y el combustible.
Hay varias cosas que son normativas para los aviones de las aerolíneas comerciales. Estos aviones están diseñados para presurizar la cabina y poder volar a gran altitud (superior a los 30,000 pies de altura) por dos razones importantes: volar por encima del mal clima y hacer más eficiente el consumo de combustible.
Hay un fenómeno muy particular que ocurre al alcanzar la velocidad del sonido (que cambia dependiendo de la altitud sobre el nivel del mar, así que no voy a usar km/h, sino el "mach", que es "veces la velocidad del sonido". Todos estos aviones comerciales con muy pocas excepciones viajan a velocidades menores a Mach 1.
Cuando un avión comienza a acercarse a la velocidad del sonido, se topa con lo que se denomina "una barrera".
Imagina un avión volando. Mientras el avión se mueve, empuja las moléculas de aire, apartándolas de su camino, creando continuamente ondas de aire comprimido y no comprimido. Estas ondas de presión de aire se alejan del avión en todas direcciones a la velocidad del sonido (tal y como las ondas creadas por una piedra en cayendo en un estanque).
Cuando la velocidad del avión llega a Mach 1, o es más alta que Mach 1, se rompe la barrera del sonido. Cuando el avión se mueve a velocidades supersónicas, las ondas de presión de aire comienzan a apilarse frente al avión y se comprimen, formando ondas de choque (algo similar al amontonamiento de agua que aparece en la proa de un barco al moverse).
En ese momento comienzan a ocurrir varios fenómenos, debido a la compresión de las moléculas de aire:
- Problemas aerodinámicos: lo que sirve para volar y controlar el avión a velocidades subsónicas no es lo mejor para hacerlo a velocidades supersónicas. La estructura del avión tiene que ser modificada considerablemente para volar a +1 Mach.
- Problemas en los sistemas de control: sin superficies de control adecuadas, el avión se vuelve ingobernable.
- Problemas estructurales: el fuselaje del avión se expande debido a la fuerte cavitación y cambios de temperatura a velocidades supersónicas, y si se acumulan muchos ciclos, el material se fatiga, pudiendo romperse. Cuando un avión falla, no es como abrir la puerta y saltar. Es muerte prácticamente garantizada.
- Los fenómenos que ocurren durante el vuelo supersónico se incrementan con el tamaño del avión. Así que, como para llevar pasajeros necesitamos más espacio, esos problemas crecen junto con las dimensiones de la aeronave.
- Explosión sónica: en el momento en que el avión rompe la barrera del sonido, se produce una onda de choque de gran energía alrededor de los 200 decibeles, capaz de romper ventanas y tímpanos.
Para que un avión pueda soportar las condiciones del vuelo supersónico... la inversión que hay que hacer es considerablemente más cara. Y si bien es cierto que se reducir en algunos minutos de tiempo el tiempo de viaje a esas velocidades, si los aviones viajaran a +1 Mach, la ganancia en tiempo sería poca, y la inversión y el riesgo serían muchos.
El ejemplo perfecto de lo que digo es el Condorde (que solo podía acomodar a 100 pasajeros), que nunca pudo dar ganancias. Su explosión sónica lo limitaba a rutas por encima del mar. Quemaba tanto combustible como un 747, que podía llevar más del triple de pasajeros. Finalmente encontró un nicho de negocio como máquina del tiempo trasatlántica para la élite rica capaz de pagar 8.000 dólares por billete. Lamentablemente, un accidente en julio del 2000 puso a la flota entera en en suelo para no volver a volar jamás.
Esta pregunta apareció originalmente en Quora, un lugar para adquirir y compartir conocimiento, capacitando a la gente a aprender unos de otros y comprender mejor el mundo. Puedes seguir a Quora en Twitter y Facebook. Más preguntas:
