Los sistemas hidráulicos en las aeronaves proporcionan un medio para el funcionamiento de los componentes. El funcionamiento del tren de aterrizaje, flaps, superficies de control de vuelo y los frenos se logra en gran medida gracias a los sistemas de energía hidráulica.

La complejidad del sistema hidráulico varía de aviones pequeños, que requieren de líquido solo para la operación manual de los frenos de las ruedas, a grandes aviones de transporte donde los sistemas son grandes y complejos. Para lograr la redundancia y fiabilidad necesaria, el sistema suele constar de varios subsistemas.

Historia Los primeros sistemas hidráulicos se introdujeron en el avión a comienzos de los años 30 con la aparición de las primeras hélices de paso variable en 1933,en el Boeing B-247D, que permitieron reducir la carrera de despegue y aumentar la velocidad de ascenso y de crucero. En 1936 American Airlines empezó a operar con DC-3, el primer avión que permitió a las aerolíneas ganar dinero con el transporte de pasajeros y que incluía trenes replegables mediante un sistema hidráulico, lo que liberó a los pilotos de tener que hacerlo de forma manual durante el despegue y aterrizaje. Desde entonces el papel de los sistemas hidráulicos en el avión ha sido creciente, incrementándose también de forma notable la potencia demandada por ellos.

Desde el primer momento la potencia hidráulica se percibió como un sistema eficaz para convertir las pequeñas, y de baja energía, demandas del piloto en los mandos de vuelo en desplazamientos de alta energía en las superficies de control del avión (DC-4).La introducción de mandos de vuelo asistidos fue una aplicación inmediata de la energía hidráulica en aviones cada vez más rápidos y con mayores demandas de maniobrabilidad. Esta aplicación convirtió los sistemas hidráulicos en elementos críticos desde el punto de seguridad del avión, donde la posibilidad de fallos simples no podía comprometer el gobierno de la aeronave. Los sistemas hidráulicos evolucionaron incorporando bombas y actuadores múltiples, así como acumuladores, como una solución para aumentar las fiabilidad de estos sistemas.

Los sistemas hidráulicos son todavía hoy el medio más efectivo para transmitir potencia a los mandos primarios y secundarios de vuelo, trenes de aterrizaje, frenos, puertas y rampas. No obstante existen esfuerzos importantes hoy en día para reemplazar el uso de sistemas hidráulicos mediante sistemas eléctricos en algunas áreas. A pesar de todo, los sistemas hidráulicos han mantenido suposición de dominancia debido fundamentalmente a su bajo peso por unidad de potencia. Incluso con el uso de materiales magnéticos basados en tierras raras, la relación potencial peso de los sistemas hidráulicos es significativamente mayor que la de los eléctricos, especialmente para potencias por encima de los 3 kW. Los principales requerimientos para el desempeño de las misiones encomendadas a cualquier sistema embarcado son bajo peso, bajo volumen, bajo coste de adquisición, alta fiabilidad y bajo mantenimiento.

Los sistemas hidráulicos satisfacen todos estos requerimientos y además poseen atractivos adicionales. El pequeño tamaño de los tubos y su flexibilidad hacen que sean fáciles de instalar. El uso de aceite como fluido de trabajo proporciona la lubricación necesaria y las sobrecargas del sistema pueden absorberse sin daño. Dentro de los límites de la integridad estructural de un actuador, su carga máxima puede superarse, moverse en dirección contraria, y recuperar su funcionalidad cuando la sobrecarga desaparece. Muchos ingenieros consideran que estas características hacen a los sistemas hidráulicos más robustos y atractivos que los correspondientes sistemas eléctricos, aunque esto es hoy en día tema de debate.

En los aviones antiguos, más pequeños, el piloto podía operar los controles de vuelo con la mano. Cuando las aeronaves comenzaron a volar más rápido y a tener mayor tamaño, el piloto ya no era capaz de operar manualmente, por lo que fueron introducidos los sistemas hidráulicos. Estos se utilizaron en principio para los sistemas de frenado. Muchas aeronaves modernas utilizan un sistema de suministro de energía y control de vuelo fly-by-wire. La entrada se envía electrónicamente a los servos de control de vuelo. No se utilizan cables o varillas de empuje. Se reduce peso mediante la eliminación de líneas hidráulicas y grandes cantidades de fluido hidráulico. Los fabricantes están reduciendo los sistemas hidráulicos en sus aviones en favor de los sistemas de control eléctrico.

Las funciones básicas de los sistemas hidráulicos en los aviones consisten por lo tanto en el suministro, la aplicación y el control de la potencia mecánica en aquellos puntos o equipos en que es necesaria y en el momento adecuado.

Potencia hidráulica La potencia hidráulica es el trabajo que efectúa un mecanismo hidráulico por unidad de tiempo.

El trabajo es el producto de la fuerza aplicada por la distancia que recorre la fuerza. La fuerza, por su parte, es igual a la presión hidráulica multiplicada por la superficie sobre la que actúa. Entonces podemos escribir:

es decir,

La potencia hidráulica es el trabajo realizado por unidad de tiempo:

El producto (superficie x distancia) es igual a volumen V, en este caso de aplicaciones hidráulicas se trata del volumen de líquido desplazado. Caudal Q es el volumen de líquido que circula por unidad de tiempo por una tubería, debido precisamente al desplazamiento de fluido en el sistema.

La potencia hidráulica se puede escribir así: midiéndose W en vatios, la presión en Pascal, y el caudal en metros cúbicos de líquido por segundo.

Muchas veces, en la práctica diaria es normal emplear como unidad de medida de potencia el caballo (CV), como unidad de presión se suele emplear el kg/cm² , y como unidad de caudal litro por minuto. En este caso la fórmula anterior se transforma y escribe así:

Es importante señalar la gran influencia que tiene la presión hidráulica ya que cuanto más alta es la presión se necesita menor caudal para obtener una potencia determinada, lo que permite la construcción de equipos más pequeños y de menor peso. Esto explica la presión hidráulica a bordo (3.000 psi = 210 kg/cm², y especialmente 5.000 psi = 352 kg/cm² en el Airbus 380).

Transmisión de presión hidráulica En su aplicación a las aeronaves de la hidráulica constituye el método de transmitir potencia de un lugar a otro del avión, mediante el empleo de un líquido como agente o medio operacional. miniaturadeimagen|365x365px|Blaise o Blas Pascal; Clermont-Ferrand, Francia, 1623 - París, 1662) Filósofo, físico y matemático francés La transmisión de potencia de un lugar a otro del avión tiene lugar por tuberías y elementos de control del líquido hidráulico. El matemático y filósofo francés Blaise Pascal estableció este Principio: ¨La presión ejercida en un punto sobre un líquido en equilibrio se transmite íntegramente en todas las direcciones¨. Una aplicación directa y práctica de este Principio es el conocido ¨gato hidráulico¨.

Tipos de fluidos hidráulicos El fluido hidráulico es el medio transmisor de la presión hidráulica en los sistemas hidráulicos de a bordo. Para asegurar un funcionamiento adecuado del sistema y para evitar daños a componentes no metálicos de la instalación hidráulica, se debe emplear el fluido apropiado. Se pueden distinguir dos tipos de líquidos hidráulicos en aviación, clasificados según su origen: líquidos hidráulicos de origen mineral y sintéticos.

Líquido hidráulico de origen mineral Empleado enormemente en aviación general. Utilizado en la carga de amortiguadores, frenos y sistemas hidráulicos completos. Se deben emplear retenes y mangueras sintéticas con estos tipos de líquidos. El líquido hidráulico estándar de este grupo tienen el número de especificación MIL-H-5606. En campo operacional de este líquido es de -54 °C a 135 °C. Se deriva del refino del petróleo; tiene un color rojo, producido por un tinte que se mezcla en proporciones máximas de una parte de tinte por cada 10.000 de líquido. Su viscosidad es baja y es inhibidor de la corrosión.

Los líquidos MIL-H-5606 incorporan numerosos aditivos que mejoran las propiedades del líquido base. Así, se mezclan los aditivos depresores del punto de congelación, aditivos mejoradores del Índice de viscosidad, aditivos antiespumantes, antioxidantes, etcétera.

Se emplean cuando el riesgo de incendio es bajo.

Líquidos hidráulicos sintéticos Pertenecen al grupo de los ésteres fosfatados, usados en los sistemas en los que el riesgo de incendio es alto. Con estos líquidos se deben utilizar sellos, retenes y mangueras de caucho etileno-propileno o de teflón.

Las marcas comerciales y registradas Skydrol 500B, Chevron Hyjet W, y versiones posteriores, pertenecen al grupo de líquidos sintéticos.

Los líquidos hidráulicos sintéticos mejoran todos los índices y propiedades de los fluidos anteriores, salvo que son más oxidantes que los minerales.

Tienes tres grandes inconvenientes:

Son muy caros Solo admiten elastómeros del tipo etileno-propileno en las juntas de estanqueidad del sistema Atacan fácilmente toda clase de pinturas, excepto las de poliuretano

Su temperatura máxima de servicio es de 150 °C.

Se debe evitar la mezcla de los diferentes tipos de fluidos porque llegarían a perder las propiedades que inicialmente se buscaban. A la hora de seleccionar estos fluidos se deben de considerar algunas propiedades y características:

Viscosidad Estabilidad química Punto de ignición

Componentes del sistema hidráulico Los sistemas hidráulicos se emplean como medio para reforzar la acción de mando del piloto, tanto en vuelo, para mover los mecanismos del avión, como de manejo del mismo en tierra. Por esta razón el sistema hidráulico es uno de los llamados sistemas de potencia del avión.

Independientemente de su función y diseño, cada sistema hidráulico tiene un número mínimo de componentes básicos, además de un medio a través del cual se transmite el fluido. Un sistema básico consiste en una bomba, depósito, válvula direccional, válvula de retención, válvula de disminución de presión, actuador y e filtro.

Bomba La bomba aumenta la presión hidráulica hasta el valor nominal que precisa el sistema. Todos los sistemas hidráulicos de aeronaves tienen una o más bombas motorizadas y pueden tener una bomba de mano como unidad adicional cuando la bomba accionada por el motor no funciona. Las bombas de propulsión mecánica son la principal fuente de energía y pueden ser impulsadas por motor, impulsadas por motor eléctrico o impulsadas por aire. Como regla general, las bombas de motor eléctrico están instaladas para su uso en situaciones de emergencia o durante las operaciones en tierra. miniaturadeimagen|259x259px|Despiece de una bomba de tipo engranaje. Las bombas se impulsan por medios externos. La energía necesaria para impulsar las bombas se obtiene por:

Motores eléctricos Motor del avión, mediante una toma de potencia Turbina de aire compacto movida por la presión dinámica del aire (de emergencia)

En los grandes aviones existen hasta tres sistemas hidráulicos independientes, cuyas bombas se accionan mediante combinación de los medios citados con anterioridad. De esta forma la fiabilidad de los sistemas es alta, pues resulta improbable un fallo que afecte a todos los sistemas al mismo tiempo.

Existen diversos tipos de bombas:

Bomba de mano: Se utilizan en algunos aviones más antiguos para la operación de los subsistemas hidráulicos y en unos pocos sistemas más nuevos como una unidad de seguridad. Las bombas de mano se instalan generalmente para fines de prueba, así como para su uso en situaciones de emergencia. Se utilizan varios tipos de bombas de mano: de acción simple (no se suele emplear en aviones debido a su ineficacia), doble acción, y rotatoria.