¿Puede un Boeing 767-200 volar a 510 nudos a una altura de 400 metros?

La velocidad es secundaria: lo que determina los límites físicos del Boeing 767 es el número de Mach y la presión dinámica.

510 nudos a 400 m en condiciones atmosféricas normales equivale a Mach 0,775. Esto está dentro de los límites del Boeing 767. Pero a 400 m produce una presión dinámica de 40 567 N/m², y eso es demasiado. La velocidad máxima de inmersión$v_D$del 767 es de 420 kts.

Esto solo significa que volar a 510 nudos es ilegal, pero aún es posible. Si el avión se sumergiera a esos 400 m desde una altura suficiente, sería completamente capaz de alcanzar esta velocidad, pero disminuiría la velocidad una vez que dejara de sumergirse.

Hay varios efectos que pueden causar una falla catastrófica cuando se vuela demasiado rápido:

• Cuando la aeronave vuela en una ráfaga, el factor de carga resultante puede sobrecargar la estructura.
• Cuando el piloto ordena grandes entradas de control, también sobrecargará la estructura.
• Flutter también podría causar daños estructurales.

El número máximo de Mach del 767 es 0,91 (0,05 por encima del número máximo de Mach de crucero, que es 0,86 ), y esto corresponde a 523 nudos en 11.000 m. Afortunadamente, los requisitos de certificación exigen un margen del 20 % entre las velocidades máximas y las velocidades de inicio del aleteo, por lo que el aleteo puede estar cerca, pero sigue estando a decenas de millas por hora cuando se bucea a 510 nudos. Recuerde, para experimentar el aleteo también necesita excitar el movimiento primero. Aquí hay una buena discusión sobre este tema.

En resumen, no se recomienda volar un Boeing 767 en 400 m a 510 nudos, pero es completamente posible y muy probablemente incluso seguro cuando se hace con aire en calma y por un piloto tranquilo. Solo que no durará mucho, porque los motores no producirán suficiente empuje para mantener esa velocidad. Volar esta inmersión requiere agallas, pero no habilidades especiales.

Sería, con toda probabilidad, imposible que un avión grande de categoría de transporte alcanzara una velocidad aerodinámica de 500 nudos a una altitud tan baja. La resistencia aumenta con el cuadrado de la velocidad del aire y la región transsónica presenta algunos desafíos adicionales además de eso.

Un 767 debería tener suficiente empuje para acelerar más allá de Vmo a baja altitud, pero Vmo para un 76- es de 360 ​​nudos en MSL, muy lejos de 500. Incluso si las fallas estructurales y del motor debido a la sobrecarga no fueran un problema, es seguro decir que un 76- estaría limitado por la resistencia al alcanzar cerca de 500 nudos en vuelo nivelado.

Con respecto a los modos de falla, existen problemas estructurales, problemas de integridad de la piel, problemas de la planta de energía y el aplastamiento de Mach, y uno o más de estos se encontrarían mucho antes de que tuviera la oportunidad de leer 500 en el indicador de velocidad aerodinámica.

1. Flexión de la estructura del avión: ir lo suficientemente rápido inducirá a las diversas estructuras aerodinámicas de la aeronave a generar fuerzas y momentos de giro superiores a los que la estructura fue diseñada para manejar, lo que provocará una deformación plástica (y posiblemente una falla total si las tensiones son lo suficientemente grandes)
2. Aleteo de la superficie de control: esto es probablemente menos preocupante en las superficies de control fly-by-wire y accionadas hidráulicamente que en las superficies de control libres, pero a velocidades suficientemente altas, las partículas de aire golpearán las superficies de control con la fuerza suficiente para desplazarlas y causar ellos revolotean (los alerones son, con mucho, los más susceptibles a esto y el infame "zumbido" de la columna de control es causado por esto). El aleteo suficientemente agravado ha causado la separación de la superficie de control en varios accidentes fatales.
3. Integridad de la piel: se sabe que la succión suficiente sobre la parte superior de las alas hace que el material, los remaches y los paneles de inspección se separen y comprometan la superficie. Probablemente sea menos preocupante para un metal de aluminio estresado o una piel compuesta que para una piel de lona.
4. Mach tuck: el centro de presión se mueve hacia atrás a lo largo de la cuerda del ala cuando la aeronave ingresa al régimen transsónico (la velocidad exacta y las características de este cambio difieren según la aeronave) y provoca momentos de cabeceo con el morro hacia abajo, que pueden volverse imposibles de superar. Este efecto se ve agravado en una disposición de plano de cola convencional por la generación de ondas de choque estacionarias y el cambio subsiguiente en las características de separación del flujo de aire.
5. Falla del motor: alcanzar los 500 nudos requeriría que el motor generara enormes cantidades de empuje, lo que requeriría un desplazamiento de aire mucho mayor a través de los compresores (y turbinas) y una combustión mucho más caliente en la cámara de combustión. Las velocidades y temperaturas de rotación del motor resultantes arruinarían el motor para un uso posterior, si no causaran que experimentara una falla estructural absoluta. Hay un caso bastante infame de un MiG-25 egipcio que sobrevolaba la península del Sinaí a Mach 3+ (el Foxbat tenía una clasificación máxima de 2,8); los motores fueron tostados después.

Aunque no es necesariamente un modo de falla, algo a tener en cuenta en los aviones de ala en flecha que viajan rápido con grandes envergaduras es la posibilidad de que las fuerzas aerodinámicas puedan torcer las puntas de las alas hasta el punto en que la funcionalidad de los alerones se invierte de lo normal.

Por último, las dificultades de control a tan alta velocidad se derivarían más del hecho de que las superficies de control (especialmente los alerones) se vuelven mucho más efectivas a velocidades más altas (es necesario un menor desplazamiento para generar las fuerzas necesarias). Por lo general, esto podría conducir a una aeronave que responde al borde de la crispación y requeriría entradas de control muy ligeras, pero la historia es un poco más complicada en una aeronave como la 76, debido al papel que desempeñan el software de protección de envolvente y el sistema hidráulico. sistema de actuación