Lunes, 20 de abril de 2009

La historia de la aviación se remonta al día en el que el hombre prehistórico se paró a observar el vuelo de los pájaros y de otros animales voladores. El deseo de volar está presente en la humanidad desde hace siglos, y a lo largo de la historia del ser humano hay constancia de intentos de volar que han acabado mal. Algunos intentaron volar imitando a los pájaros, usando un par de alas elaboradas con un esqueleto de madera y plumas, que colocaban en los brazos y las balanceaban sin llegar a lograr el resultado esperado.[1]

Muchas personas decían que volar era algo imposible para las capacidades de un ser humano. Pero aún así, el deseo existía, y varias civilizaciones contaban historias de personas dotadas de poderes divinos, que podían volar. El ejemplo más conocido es la leyenda de Ícaro y Dédalo, que encontrándose prisioneros en la isla de Minos, se construyeron unas alas con plumas y cera para poder escapar. Ícaro se aproximó demasiado al Sol y la cera de las alas comenzó a derretirse, haciendo que se precipitara en el mar y muriera.[2] Esta leyenda era un aviso sobre los intentos de alcanzar el cielo, semejante a la historia de la Torre de Babel en la Biblia, y ejemplifica el deseo milenario del hombre de volar.

La historia moderna de la aviación es compleja. Durante siglos se dieron tímidos intentos por alzar el vuelo, fracasando la mayor parte de ellos, pero ya desde el siglo XVIII el ser humano comenzó a experimentar con globos aerostáticos que lograban elevarse en el aire, pero tenían el inconveniente de no poder ser controlados. Ese problema se superó ya en el siglo XIX con la construcción de los primeros dirigibles, que sí permitían su control. A principios de ese mismo siglo, muchos investigaron el vuelo con planeadores, máquinas capaces de sustentar el vuelo controlado durante algún tiempo, y también se comenzaron a construir los primeros aeroplanos equipados con motor, pero que, incluso siendo impulsados por ayudas externas, apenas lograban despegar y recorrer unos metros. No fue hasta principios del siglo XX cuando se produjeron los primeros vuelos con éxito. El 17 de diciembre de 1903 los hermanos Wright se convirtieron en los primeros en realizar un vuelo en un avión controlado,[3] no obstante algunos afirman que ese honor le corresponde a Alberto Santos Dumont, que realizó su vuelo el 13 de septiembre de 1906.[4]

A partir de entonces, las mejoras se fueron sucediendo, y cada vez se lograban mejoras sustanciales que ayudaron a desarrollar la aviación hasta tal y como la conocemos en la actualidad. Los diseñadores de aviones se siguen esforzando en mejorar continuamente las capacidades y características de estos, tales como su autonomía, velocidad, capacidad de carga, facilidad de maniobra o la seguridad, entre otros detalles. Las aeronaves han pasado a ser construidas de materiales cada vez menos densos y más resistentes. Anteriormente se hacían de madera, en la actualidad la gran mayoría de aeronaves emplea aluminio y materiales compuestos como principales materias primas en su producción.[5] Recientemente, los ordenadores han contribuido mucho en el desarrollo de nuevas aeronaves.

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Contenido

 Antigüedad - Siglo XVIII: Primeros diseños y teorías

Minarete de la Mezquita de Córdoba, desde donde Abbás Ibn Firnás realizó su primer salto.

Se sabe que alrededor del año 400 a. C., Arquitas de Tarento, un estudioso de la Grecia Antigua, construyó un artefacto de madera que él mismo bautizó con el nombre de "Peristera" (en griego: Περιστέρα, "Paloma"), que tenía forma de ave y era capaz de volar a unos 180 metros de altura. Utilizaba un chorro de aire para alzar el vuelo, pero no se tiene constancia de qué era lo que producía ese chorro. El objeto volador se amarraba mediante unas cuerdas que permitían realizar un vuelo controlado hasta que el chorro de aire terminaba. Este artefacto de madera probablemente fue la primera máquina voladora capaz de moverse por medios propios.[6]

Sobre el año 300 a. C. los chinos inventaron la cometa, que se considera un tipo de planeador, y desarrollaron técnicas para hacerla volar en el aire. Siglos después, en el año 559 hay documentados vuelos de seres humanos usando cometas. El emperador Gao Yang experimentó con prisioneros, entre los que se encontraba Yuan Huangtou, hijo del anterior emperador, Yuan Lang. Les ordenó lanzarse desde lo alto de una torre, y Yuan Huangtou planeó hasta sobrepasar las barreras de la ciudad, aunque poco después moriría ejecutado.[7]

En el año 852, el andalusí Abbás Ibn Firnás, se lanzó desde el minarete de la Mezquita de Córdoba con una enorme lona para amortizar la caída, sufriendo heridas leves, pero pasando a la historia como el precursor de los modernos paracaídas.[8] En el 875, contando con 65 años de edad, Ibn Firnás se hizo confeccionar unas alas de madera recubiertas de tela de seda que había adornado con plumas de rapaces. Con ellas se lanzó desde lo alto de una colina, y logró permanecer en el aire durante un breve espacio de tiempo, aunque hay relatos que afirman que voló durante más de diez minutos. El aterrizaje resultó muy violento y Abbás Ibn Firnás se fracturó las dos piernas, pero consideró que la experiencia había sido un éxito, al igual que la gran multitud de personas que lo observaron.[8]

Diseños de máquinas voladoras realizados por Leonardo da Vinci.

Este vuelo sirvió de inspiración para Eilmer de Malmesbury, un monje benedictino, que más de un siglo después, hacia el año 1010, recorrió más de 200 metros en el aire, sobre un aparato similar al de Abbás Ibn Firnás.[9]

En el 1290, Roger Bacon, un monje inglés, escribió que el aire, al igual que el agua, tenía algunas características propias de los sólidos. Bacon estudió las ideas de Arquímedes relacionadas con la densidad de los elementos, y llegó a la conclusión de que si las personas pudieran construir una máquina que tuviese las características adecuadas, el aire podría soportar esa máquina, al igual que el mar soporta un navío.[10]

Muy probablemente fue el artista e inventor italiano Leonardo da Vinci la primera persona que se dedicó seriamente a proyectar una máquina capaz de volar. Da Vinci diseñó planeadores y ornitópteros, que usaban los mismos mecanismos usados por los pájaros para volar, a través de un movimiento constante de las alas para arriba y para abajo. Sin embargo, nunca llegó a construir tales máquinas, pero sus diseños se conservaron, y posteriormente, ya en el siglo XIX y siglo XX, uno de los planeadores diseñados por Leonardo da Vinci fue considerado digno de atención. En un estudio reciente, se creó un prototipo basado en el diseño de ese mismo planeador, y de hecho, el aparato era capaz de volar. No obstante, al interpretar el diseño del planeador, se aplicaron algunas ideas modernas relacionadas con la aerodinámica. Aún así, este diseño es considerado como el primer esbozo serio de una aeronave.[11]

 Siglo XVIII - Siglo XIX: Aeronaves más ligeras que el aire

Dibujo de la Passarola del padre Bartolomeu de Gusmão.
Artículo principal: Globo aerostático
Artículo principal: Dirigible

Según crónicas de la época, el primer vuelo realizado con éxito de un globo de aire caliente, fue gracias al padre Bartolomeu Lourenço de Gusmão, un portugués nacido en Brasil en la época colonial, que logró alzar el vuelo de un aerostato, al que denominaría passarola, el 8 de agosto de 1709 en la corte de Juan V de Portugal, en Lisboa. En la demostración, la passarola se elevó unos 3 metros por encima del suelo, dejando impresionados a los observadores, y ganándose el apodo de Padre Volador.[12] No se conservaron descripciones detalladas del acontecimiento, probablemente debido a que fueron destruidas por la inquisición, pero algunos diseños fantasiosos de la excéntrica aeronave salieron en el periódico vienés Wienerische Diarium de 1709. Según una crónica de ese periódico, el aparato consistía en un globo de papel grueso, que dentro contenía un cuenco con fuego, y que consiguió elevarse más de veinte palmos. No obstante, la passarola no influyó en los desarrollos de la aviación que ocurrirían posteriormente.[12]

El primer estudio de aviación publicado fue Sketch of a Machine for Flying in the Air (en español: esbozo de una máquina para volar por el aire), de Emanuel Swedenborg, publicado en 1716.[13] Este esbozo de máquina voladora consistía en un fuselaje y dos grandes alas que se moverían a lo largo del eje horizontal de la aeronave, generando el empuje necesario para su sustentación en el aire. Swedenborg sabía que su máquina jamás volaría, pero decía que los problemas que existían en su diseño serían resueltos en el futuro. Sus palabras fueron:

"Parece más fácil hablar de una máquina capaz de volar, que de construir una capaz de alzar el vuelo, debido a que esto requiere una mayor cantidad de fuerza de la que el hombre es capaz de generar, y menos peso que el de un cuerpo humano. La ciencia mecánica tal vez podrá ayudar, como una fuerte barra en espiral. Si estos requisitos se cumplen, tal vez un día sabremos mejor como usar este diseño y así realizar las mejoras necesarias para intentar cumplir lo que nosotros actualmente, apenas conseguimos describir. Tenemos pruebas suficientes y ejemplos en la naturaleza que nos dicen que volar sin peligro es posible, aunque cuando se realicen los primeros intentos, posiblemente tendremos que pagar por la falta de experiencia, con un brazo o una pierna (quebrada)."
Primer ascenso de un globo tripulado, el 15 de octubre de 1783. El Marqués d'Arlandes y Pilâtre de Rozier lograron recorrer ocho kilómetros en él.
Dirigible creado por Henri Giffard en 1852.

La fuerte barra en espiral descrita por Swedenborg es lo que actualmente se conoce como hélice. Él sabía que la sustentación y la manera de generar esa sustentación serían indispensables para la creación de un aparato capaz de volar por medios propios.[13]

El primer vuelo humano del que se tiene noticia fue realizado en París el 15 de octubre de 1783. El doctor Jean-François Pilâtre de Rozier y el noble François Laurent d'Arlandes, realizaron el primer vuelo libre en una máquina creada por el hombre.[14] Consiguieron volar durante 25 minutos, recorriendo 8 kilómetros en un globo de aire caliente, inventado por los Hermanos Montgolfier, dos fabricantes de papel.[15] El aire dentro de la cámara de aire del globo se calentaba por una hoguera de madera. El globo tenía el inconveniente de que era incontrolable, volaba donde el viento le llevase. Este globo, por ser bastante pesado, alcanzó una altura máxima de apenas 26 metros. Los hermanos Montgolfier continuaron fabricando otros globos, logrando varios vuelos con éxito, lo que hizo que la experimentación de vuelos con globos se extendiera por Europa a lo largo del siglo XVIII. Los globos permitían la profundización en los conocimientos acerca de la relación entre altitud y atmósfera. Incluso Napoleón Bonaparte planeó usar globos en una posible invasión francesa a Inglaterra.[16]

Otros inventores, como el francés Jacques Charles, sustituyeron el aire caliente por hidrógeno, que es un gas más ligero que el aire. Pero de igual forma, los globos seguían sin poder ser dirigidos, y solamente la altitud era controlable por los aviadores.[17]

En el siglo XIX, en 1852, el ingeniero francés Henri Giffard inventó el dirigible, que es una máquina más ligera que el aire, y se diferencia del globo en que su dirección si podía ser controlada a través del uso de timones y motores.[18] El primer vuelo controlado de un dirigible se realizó el 24 de septiembre de ese mismo año en Francia, controlado por el propio Giffard, logrando recorrer 24 kilómetros, a una velocidad de 8 km/h usando un pequeño motor a vapor. A lo largo de finales del siglo XIX y en las primeras décadas del siglo XX, el dirigible fue un método de transporte de confianza.[19]

 Siglo XIX: Planeadores

Planeador diseñado por George Cayley, en un grabado de 1852.

Con la invención del globo y del dirigible, los inventores pasaron a intentar crear una máquina más pesada que el aire, que fuese capaz de volar por medios propios.

En primer lugar, aparecieron los planeadores, máquinas capaces de sustentar el vuelo controlado durante algún tiempo. En 1799, George Cayley, un inventor inglés, diseñó un planeador relativamente moderno, que contaba con una cola para controlarlo, y un lugar donde el piloto se podía colocar, por debajo del centro de gravedad del aparato, dando así estabilidad a la aeronave. Cayley construyó un prototipo, que realizó sus primeros vuelos no tripulados en 1804. Durante las cinco décadas siguientes, trabajó en su prototipo, tiempo durante el cual Cayley dedujo muchas de las leyes básicas de la aerodinámica. En 1853, un ayudante de Cayley realizó un vuelo de corta duración subido al planeador, en Brompton (Inglaterra). George Cayley es considerado el fundador de la ciencia física de la aerodinámica, habiendo sido la primera persona que describió un aeronave de ala fija propulsada por motores.[20]

En 1856 el francés Jean-Marie Le Bris realizó el primer vuelo que planeó más alto que su punto de despegue, gracias a su planeador, el L'Albatros artificiel, el cual, para despegar, fue arrastrado por caballos en la playa. Según afirmó, alcanzó una altura de 100 metros y recorrió una distancia de 200.[21]

Planeador ideado por Jan Wnęk.

En 1866, un campesino y carpintero polaco llamado Jan Wnęk construyó y voló un planeador controlable. Wnęk era analfabeto y autodidacta, y todos los conocimientos y deducciones sobre los planeadores los obtuvo mediante la observación del vuelo de los pájaros y gracias a sus habilidades. Jan Wnęk estaba atado con firmeza a su planeador por el pecho y las caderas y lo controlaba mediante giros de las alas. Para probarlo, se lanzó desde la torre de la iglesia de Odporyszów, a 45 metros de altura, y ésta a su vez situada sobre una colina de 50 metros, haciendo que la altura relativa fuera de 95 metros hasta el valle. Realizó varios vuelos con público entre 1866 y 1869, especialmente durante festivales religiosos, carnavales y celebraciones de año nuevo, pero apenas hubo constancia de los hechos de Jan Wnęk, y estos no tuvieron impacto en el progreso de la aviación.[22]

En 1874, Félix du Temple construyó un planeador realizado con aluminio, en Brest (Francia), al que denominó Monoplane. Contaba con una envergadura de 13 metros y un peso de 80 kilogramos sin contar al piloto, además de ser autopropulsado. Realizó varias pruebas, y al parecer consiguió despegar gracias a una rampa, y lograr después un aterrizaje seguro, realizando el primer vuelo autopropulsado de la historia, aunque fuera durante un breve espacio de tiempo y la distancia recorrida fuera escasa.[23]

En esa época, Frank Wenham intentó construir una serie de planeadores, pero no tuvieron éxito. En sus esfuerzos, descubre que la mayor parte de la sustentación de un pájaro parecía ser generada en la parte frontal, y Wenham dedujo que unas alas finas, largas y fijas, semejantes a las alas de los aviones actuales, serían más eficientes que las alas similares a las de pájaros o murciélagos. Su trabajo fue presentado en la recién creada Royal Aeronautical Society de Gran Bretaña en 1866, y Wenham decidió probar sus ideas construyendo el primer túnel de viento del mundo, en 1871.[24] Los miembros de la sociedad hicieron uso del túnel y quedaron sorprendidos y encantados con el resultado: las alas fijas generaban sensiblemente más sustentación que lo que los científicos habían previsto. Este experimento claramente demostró que la construcción de máquinas más pesadas que el aire era posible, el problema era como generar el empuje necesario para mover el aparato hacia delante, ya que habían comprobado que las aeronaves de ala fija precisaban de un flujo de aire constante pasando por las alas, y aún hacía falta poder tener el control de la aeronave en vuelo.

La década de 1880 fue un tiempo de estudios intensos, caracterizados por los gentleman scientists, científicos que disponían de recursos necesarios para investigar de manera independiente sin tener que depender de financiación ajena, que hicieron la mayor parte de las investigaciones en el campo de la aeronáutica hasta la llegada del siglo XX. Se realizaron un gran número de avances que harían posible disponer de los primeros planeadores prácticos. Tres nombres en particular aportaron grandes conocimientos: Otto Lilienthal, Percy Pilcher y Octave Chanute.

Uno de los primeros planeadores modernos fue construido en Estados Unidos por John Joseph Montgomery, que voló en su máquina el 28 de agosto de 1883, en un vuelo controlado.[25] Pero tuvo que pasar mucho tiempo para que los trabajos de Montgomery fueran conocidos. Otro planeador fue construido por Wilhelm Kress en 1877 en Viena.[26]

Imagen de Otto Lilienthal en uno de sus vuelos en 1895.
Retrato de Octave Chanute. Al lado, uno de sus planeadores realizando un vuelo en 1896.

El alemán Otto Lilienthal continuó el trabajo de Frank Wenham, publicando sus investigaciones en 1889.[27] Lilienthal también fabricó una serie de planeadores, y en 1891 fue capaz de hacer vuelos sustentados logrando recorrer más de 25 metros, mejorando intentos anteriores que presentaban resultados inestables. El alemán documentó rigurosamente su trabajo, incluso con fotografías, y por esa razón, es uno de los pioneros de la aviación más conocidos. También promovió la idea de salta antes de que alces el vuelo, sugiriendo que los investigadores deberían comenzar con planeadores y después intentar trabajar en proyectos para desarrollar un avión, en vez de diseñar tal avión directamente en un papel y esperar a que ese diseño funcione.[28]

Lilienthal realizó con éxito varios vuelos hasta 1896, año en el que falleció en un accidente aéreo el 9 de octubre, causado por un viento lateral repentino, que rompió un ala de su aeronave en pleno vuelo, haciendo que se precipitara desde una altura de 17 metros. Por todo eso, Lilienthal es considerado la primera persona que realizó un vuelo planeado controlado, en el cual era el piloto el que controlaba a la aeronave. Sus últimas palabras antes de morir, al día siguiente, fueron deben hacerse sacrificios.[28]

En esos momentos, Lilienthal estaba trabajando en busca de pequeños motores adecuados para equipar a sus aeronaves, con la idea de crear un prototipo más pesado que el aire y capaz de alzar el vuelo por medios propios.

Octave Chanute continuó el trabajo de Lilienthal en el área de los planeadores. Creó varios prototipos e incluyó mejoras en sus aeronaves. En el verano de 1896, realizó varios vuelos sobre sus planeadores en Miller Beach (Indiana, Estados Unidos), y decidió que el mejor de todos ellos era un biplano. Al igual que Otto Lilienthal, Chanute documentó detalladamente su trabajo, y también fotografió sus máquinas y experimentos.[29] Durante sus investigaciones, dedicó parte de su tiempo a comunicarse mediante correspondencia con personas que tenían sus mismos intereses, entre ellas Percy Pilcher. Chanute estaba particularmente interesado en solucionar el problema de cómo proporcionar estabilidad a la aeronave cuando esta estuviese en vuelo. Esa estabilidad se conseguía de manera natural en pájaros, pero tenía que ser realizada manualmente en el caso de humanos. Dentro de los problemas relacionados con la estabilidad del biplano en vuelo, el más desconcertante era la estabilidad longitudinal, ya que el ángulo de ataque del ala, hacía que el centro de presión de la aeronavese incrementara e hiciese que el ángulo del del biplano aumentase todavía más, y entrara en pérdida.

 Siglo XIX: Aviones

En el siglo XIX se realizaron algunos intentos de producir un avión que despegase por medios propios. Pero la mayoría de ellos eran de pésima calidad, construidos por personas interesadas en la aviación pero que no tenían los conocimientos de los problemas que trataron Lilienthal y Chanute.

En 1843, William Henson, un inventor inglés, registró la primera patente de una aeronave equipada con motores, hélices, y provista de un ala fija, lo que en la actualidad se conoce como avión. Pero el prototipo construido basándose en los diseños de Henson no tuvo buenos resultados, y desistió en su proyecto.[30] En 1848, su amigo John Stringfellow construyó una pequeña aeronave basada en los diseños de Henson, que tuvo éxito en ciertos aspectos, pudiendo despegar por medios propios, pero lo hacía sin piloto, y podía volar apenas dos o tres segundos.[31]

Dibujos del Éole diseñado por Clément Ader.

En 1890, Clément Ader, un ingeniero francés, construyó un avión al que llamó Éole, equipado con un motor a vapor. Ader consiguió despegar en el Éole, pero no consiguió controlar el aparato, y solo pudo recorrer unos 50 metros en el aire. Aún así, consideró los resultados satisfactorios, y se planteó construir un aeronave mayor, cuya construcción le llevó cinco años de su vida. Pero por desgracia, su nuevo avión, denominado Avión III era demasiado pesado y nunca fue capaz de despegar.[4]

En 1884 el ruso Alexander Mozhaysky diseñó y creó un monoplano con el que logró despegar gracias a un motor a vapor y recorrer una distancia de entre 20 y 30 metros.[32]

Máquina voladora de Hiram Stevens Maxim.

En esa época, Hiram Stevens Maxim, un estadounidense nacionalizado británico, estudió una serie de diseños en Inglaterra, y construyó un avión de dimensiones monstruosas para los patrones de la época. Era un biplano de 3.175 kg y con una envergadura de 32 metros, equipado con dos motores a vapor, cada uno capaz de generar 180 cv. Maxim construyó la aeronave para estudiar los problemas básicos de la aerodinámica y la potencia. Observó que el aparato, sin equipamientos que ayudasen a obtener su control, sería insegura y peligrosa a cualquier altitud, entonces construyó una pista especial, de 550 metros de longitud, donde colocó unos raíles en los que se situaba el avión para realizar pruebas. Las primeras pruebas las realizó en busca de problemas, y a partir del 31 de julio de

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