¶ B737-800 – Introducción y Prestaciones
¶ Introducción
El Boeing 737-800 (B738) es la variante más popular de la familia Boeing 737 Next Generation (NG), aproximadamente 4200-4700 se encuentran en servicio actualmente. En FlyAnt, el B737-800 representa el principal avión de la aerolínea, por lo que es fundamental comprender no solo sus características técnicas, sino también la filosofía de diseño que hay detrás de este modelo. Cabe recalcar que la aeronave oficial de FlyAnt es el B737-800BCF (Boeing Converted Freighter). Se trata de un 737-800 de pasajeros convertido a aeronave de transporte de carga por Boeing ya que el fabricante no saca de fábrica B737 cargueros directamente, sino que se convierten a cargueros a posteriori.
¶ Características principales:
- Capacidad máxima de carga útil: aproximadamente 26.300 kg
- Alcance máximo: aproximadamente 2.000 NM con carga máxima.
- Motores: 2 × CFM56-7B.
- Techo operativo: FL410.
- Velocidad de crucero típica: Mach 0.78 – 0.79.
¶ Diferencias respecto al B737-800 de pasajeros
Aunque comparte la mayor parte de sus sistemas, aviónica y características de vuelo con la versión de pasajeros, el B737-800BCF presenta varias modificaciones destinadas a optimizar las operaciones de carga:
- Instalación de una gran puerta de carga en la cubierta principal.
- Refuerzo estructural del suelo para soportar cargas concentradas.
- Sistema de rodillos y guías para la manipulación de pallets.
- Sistema de detección de humo en la cubierta principal.
- OEW superior al de la versión de pasajeros.
¶ Dimensiones
¶ Prestaciones
Se puede encontrar mucha información específica acerca de los diferentes modelos de B737 en la web: http://www.b737.org.uk/techspecsdetailed.htm. A continuación se expone una lista de las prestaciones más importantes para nosotros:
- Turn radius: 19.50m
- Maximum Taxi Weight: 79,240kg
- MTOW: 79,000 kg
- MLW: 66,350 kg
- MZFW: 62,750 kg
- OEW: 38,800kg
- Volume Limit Payload: 20,768kg
- Structural Limit Payload: 23,950kg
- Max Fuel: 26025 L
- Takeoff distance (ISA,SL,MTOW): 2652m
- Landing distance (ISA,SL,MLW): 1634m
- Range (Max Structural Payload): 1995nm
- Range (MTOW, Volume Limit Payload): 2570nm
¶ Limitaciones Operacionales
A continuación se exponen algunas de las limitaciones operacionales del 737 más relevantes para nosotros:
- Viento max cruzado demostrado: 37kts
- Viento max cola despegue/aterrizaje: 10kts
- Max velocidad para extension del tren: 270kts
- Max velocidad para retraccion del tren: 235kts
- Max velocidad tren extendido: 320kts
- Max aceleración (flaps up): [-1.0g, +2.5g]
- Max aceleración (flaps down): [0.0g, +2.0g]
- Min temperatura fuel: -43ºC
¶ Filosofía
El Boeing 737-800 sigue la filosofía tradicional de diseño de Boeing, donde el piloto mantiene siempre el control sobre la aeronave. A diferencia de la familia Airbus A320 y similares, el B737-800 no dispone de un sistema de control de vuelo fly-by-wire, sino que utiliza controles de vuelo mecánicos asistidos hidráulicamente. Es decir, los movimientos de los controles del piloto se transmiten mediante cables, poleas (al igual que en una Cessna 172) y los mecanismos hidráulicos amplifican la fuerza para mover las superficies de control. No existen sistemas como el Q-Feel de Airbus para dar “sensación” al piloto ya que el yoke y los pedales están directamente conectados a las superficies de control. Además, no tiene leyes de protección de envolvente de vuelo que impidan al piloto exceder determinados límites (como la protección de pérdida o de overspeed).
¶ Diseño aerodinámico
¶ Ala baja
El B737 lleva las alas montadas debajo del fuselaje. Esto tiene varias ventajas:
- El tren de aterrizaje va integrado dentro de la estructura del ala, eliminando la necesidad de añadir pods extra perjudicando al peso y a la eficiencia aerodinámica.
- Los motores situados cerca del suelo facilitan el mantenimiento y la inspección.
Aquí se puede apreciar como una aeronave de ala alta como puede ser el A400M requiere de pods en la parte inferior del fuselaje para guardar el tren de aterrizaje en vuelo, comparado con el B737 que lleva el sistema del tren dentro de la estructura alar y recoge las ruedas hacia el fuselaje.
Una consecuencia de este diseño es que el tren de aterrizaje es relativamente corto, dejando poca distancia entre los motores y el suelo. Esto resultó en el diseño característico “achatado” de los motores en los 737NG y requirió desplazar los nuevos motores con un mayor diámetro hacia arriba y hacia delante en el 737 MAX, afectando al handling de la aeronave y resultando en los escándalos del sistema MCAS que compensaba este efecto.
¶ Swept wing
Al igual que casi todos los jets comerciales, el B737 tiene un diseño de alas en forma de flecha (swept wing) para reducir la resistencia aerodinámica en régimen transónico. Al volar a velocidades Mach 0.78-0.79 en crucero, el flujo por el extradós de las alas puede acelerarse a velocidades supersónicas causando ondas de choque y pérdidas de eficiencia aerodinámicas. Para retrasar este efecto, las alas se diseñan en forma de flecha para que la velocidad perpendicular al borde de ataque sea menor.
El inconveniente de este diseño de ala es que tienen peores prestaciones a baja velocidad, aumentando la velocidad de pérdida. Para ello se cuenta con un sistema muy efectivo (y complejo comparado con otras aeronaves de la flota de FlyAnt) de superficies hipersustentadoras en el borde de ataque (slats) y de salida (flaps). Otro inconveniente es que hace a la aeronave más sensible a oscilaciones como el "dutch-roll" https://youtu.be/Zmjam1evDD4.
¶ Superficies hipersustentadoras (Flaps y Slats)
Diseño evolucionado de flaps (double-slotted flaps) del B737NG, aumentan la superficie del ala y la curvatura (camber) que aumenta el coeficiente de sustentación.
Efecto de los flaps y slats en el coeficiente de sustentación de un perfil a varios ángulos de ataque.
Se puede observar como los flaps aumentan la sustentación para el mismo ángulo de ataque (esto permite al piloto reducir el ángulo de ataque para mantener la misma sustentación, o volar con el mismo ángulo de ataque pero una velocidad menor para mantener la misma sustentación). Los slats (con control de flujo como los del B737NG) retrasan la pérdida permitiendo al piloto volar con un ángulo de ataque mayor sin entrar en pérdida, aunque no tiene necesariamente porqué aumentar la sustentación para el mismo ángulo de ataque. El B737 utiliza una mezcla de slats y krueger flaps en el borde de ataque, por eso en algunos libros veréis referencias a flaps y slats de borde de ataque, aunque aquí los llamaremos slats a todos por facilidad. La resistencia aerodinámica inducida es proporcional a la sustentación, por eso se despega con slats y flaps extendidos solo hasta una posición intermedia ya que estos aumentan considerablemente la sustentación (y también la resistencia inducida) causando un despegue muy lento y una velocidad de ascenso lenta.
¶ Diedro y estabilidad lateral
Las aeronaves de ala baja tienden a ser inestables lateralmente, es decir, un resbalamiento lateral (sideslip) causa un alabeo (roll) que tiende a inclinar más la aeronave. Por este motivo, las alas van “inclinadas” hacia arriba con un ángulo de diedro.Con diedro, en caso de sideslip, el ala que queda más baja “siente” un ángulo de ataque mayor, aumentando su sustentación, corrigiendo el alabeo de la aeronave.
