¿Qué tan pesado es demasiado pesado para aterrizar en una franja de césped?

Su segunda pregunta es muy fácil de responder:
P: ¿Cómo fabrican los diseñadores de aeronaves un tren de aterrizaje que pueda aterrizar en un campo de hierba sin hundirse en el suelo y arrancarse?
A: Neumáticos Big Fat de baja presión. Una llanta ancha de baja presión tiene una zona de contacto más grande con el suelo, por lo que distribuir el peso de la aeronave sobre esa área más grande ayuda a evitar que la llanta se hunda en el suelo y permite que la aeronave ruede más fácilmente sobre superficies ásperas o blandas.

Tu primera pregunta: ¿Cuánto peso puede soportar una franja de césped? es mucho más difícil. La resistencia portante de una superficie no mejorada depende de una serie de factores (algunos importantes: la composición del lecho de la pista, su drenaje y el tipo de cubierta superficial (césped, rocas, etc.) que tiene).

Si observa fotografías aéreas de la Base de la Fuerza Aérea de Edwards , notará que parte del complejo de la pista incluye un lecho de lago seco: algunas cosas bastante pesadas han despegado y aterrizado en esas pistas: los transbordadores espaciales han aterrizado allí . De manera similar , el vuelo 110 de TACA Airlines , un Boeing 737, aterrizó en un dique en las instalaciones de ensamblaje Michoud de la NASA (y posteriormente fue reparado y despegó nuevamente, aunque utilizaron una carretera de acceso para el despegue en lugar del dique de hierba).

Por el contrario, si trataste de aterrizar un Cub en una franja de césped que está saturada de agua después de un mes lluvioso, existe la posibilidad de que tus llantas se hundan en el lodo.

CBR Technologies tiene una buena presentación sobre pistas no pavimentadas , que incluye una discusión sobre cómo se puede calcular su fuerza de carga (y, por lo tanto, los pesos máximos de aterrizaje, los límites de presión de los neumáticos, etc.), pero cada pista no mejorada será diferente y es probable que los valores cambian con el tiempo.

Si tiene 24 ruedas para repartir la carga, incluso 400 toneladas podrían no ser demasiado pesadas. Especialmente cuando la presión de los neumáticos se puede ajustar desde la cabina (sin embargo, reducir la presión de los neumáticos reduce rápidamente el MTOW del An-124). Vea aquí algunos rumores sobre el tema.

Los diseñadores de aviones mantienen baja la presión de los neumáticos para permitir esto. Todo lo que esté por debajo de 80 psi no debería tener problemas en una franja de césped seco. Los planeadores tienen alrededor de 50 psi y usan franjas de césped (y el siguiente campo disponible, si es necesario) de forma rutinaria. Cuando la presión de los neumáticos supera los 100 psi, miraría más de cerca la franja de césped: si el suelo es lo suficientemente duro, ¿por qué no aterrizar allí? El C-130 tiene una presión de neumáticos de 125 psi (8,6 bar) y opera habitualmente en pistas sin pavimentar.

C-130E de la Fuerza Aérea Polaca con número de serie 1502 durante el despegue y aterrizaje en la pista de césped el 4 de abril de 2014 (Imagen © Capt. Włodzimierz Baran / Dowódca Generalny Rodzajów Sił Zbrojnych)

Aquí hay un video de un Illyushin 62 aterrizando en un campo. Tenga en cuenta que no estaba ni cerca de su masa máxima de vuelo en este evento. Fue el último vuelo de esta ave; ahora permanece inactivo como atracción turística en el campo alemán.

Sin embargo, una vez aterricé un ASW-20 C en un campo embarrado empapado después de días de lluvia. La rueda se hundió inmediatamente y la aeronave se deslizó 20 metros a lo largo de la parte inferior del fuselaje delantero. Me tomó una semana reparar las grietas: el ASW-20 tiene un excelente tren de aterrizaje, pero no está bien preparado para surcar un terreno fangoso.

El término operativo para buscar aquí es presión sobre el suelo . Esta es simplemente la fuerza requerida para sostener el objeto dividida por el área sobre la que se distribuye la fuerza. Puede reducir la presión sobre el suelo de una aeronave aumentando el tamaño del tren de aterrizaje; lo más obvio, utilizando más ruedas y/o ruedas más grandes. En terrenos de poca fricción (hielo, nieve), pruebe los esquís, son más ligeros.

La presión sobre el suelo de un tanque de batalla principal grande en reposo es de aproximadamente 15 psi. Esto es muy bajo, a pesar de que el tanque es muy pesado, porque su peso se distribuye sobre un par de orugas muy largas y anchas. Esto permite que el tanque se mueva y luche de manera efectiva en casi cualquier terreno que no sea un río real. La presión sobre el suelo de un automóvil normal es más del doble y está estrechamente relacionada con la presión de los neumáticos. Algunos vehículos todoterreno tienen neumáticos muy grandes que pueden desinflarse parcialmente por este motivo.

La fuerza real que debe soportar el suelo no es solo el peso de la aeronave, sino las fuerzas dinámicas causadas al descender al suelo durante el aterrizaje. Estos obviamente se reducen si haces un aterrizaje muy suave. Los aviones STOL dedicados tienen muchas características para controlar su trayectoria a baja velocidad para ayudar con esto, como flaps quemados e incluso motores inclinados. Su baja velocidad de avance en el momento del aterrizaje también minimiza los efectos de las ruedas que se clavan en suelo blando.

Cualquier avión puede aterrizar en un campo de hierba. De hecho, es más fácil y seguro aterrizar en un campo de hierba que en una superficie dura. La razón por la que se utilizan pistas de superficie dura es porque una pista de tierra desarrollará surcos y requerirá repavimentación frecuente, pero una superficie dura puede aterrizar repetidamente sin cambios. Además, si aterrizas en la tierra, levanta mucho polvo y posiblemente rocas que son malas.

El tren de aterrizaje no "arrancará" un avión a menos que golpee un objeto inamovible, como una pared de ladrillos. El tren de aterrizaje es la parte más dura de un avión, por lo que si golpeas una pared de ladrillos, lo que sucede es que el avión arranca el tren de aterrizaje, no al revés. Sé de aviones pequeños que han golpeado divisores de carreteras de acero y se han detenido en seco. Tienes que tener un tipo de accidente muy severo para sacar un avión del tren de aterrizaje. Normalmente, las alas y otras cosas se desprenderán mucho antes que el tren de aterrizaje. El tren de aterrizaje está fuertemente integrado con el fuselaje, por lo que básicamente actúan como una unidad.

La tierra es muy buena para aterrizar porque el avión se detiene más rápidamente. Con el hormigón sigues rodando y rodando, lo cual es mucho más peligroso. Si tuviera que aterrizar fuera del campo, buscaría el lugar más fangoso que pudiera encontrar. El agua poco profunda también es excelente por la misma razón: te ralentiza rápidamente.

Para responder a algunos de los comentarios de los amantes del asfalto... En cualquier aterrizaje fuera del campo SIEMPRE debes aterrizar en tierra, hierba o barro (aún mejor). Aterrizar en calles y carreteras es increíblemente peligroso porque hay coches y personas en las carreteras y otros obstáculos peligrosos como barandillas, postes indicadores, hidrantes, semáforos y luces de carretera. Además, en cualquier área poblada habrá alambres y cables de acero tendidos a lo largo de las carreteras que son invisibles desde el aire y pueden cortar un avión por la mitad.

Las personas que aconsejan aterrizar fuera del campo sobre asfalto son solo pilotos de potencia que no tienen experiencia fuera del campo, por lo que no saben de lo que están hablando. Como cualquier piloto de planeador o piloto de arbustos le dirá, la hierba es mucho más segura que intentar aterrizar en una carretera. Incluso en un aeropuerto, es mucho más seguro y fácil aterrizar en la franja de césped del aeropuerto que en la pista.