Aerodinamica
Esquema inicial
¿Porque vuela un avion?
- Objetivos de la asignatura
- Terminologia
- Principios básicos
- Fuerzas que actúan en vuelo
- Superficies de mando y control
- Ángulo de ataque
- Perdida de sustentación
- Control de altura y velocidad
1. Objetivos
de la asignatura
Objetivo general
Identificar los principios aerodinámicos que influyen en
un avión, por medio de la enseñanza teórica-practica, para que aprecien la
importancia del funcionamiento de cada sistema en la aeronave, el valor
económico de cada componente al momento de su manipulación y las
consecuencias vitales que podría causar
un mal funcionamiento en su operación.
Objetivos
específicosAl finalizar el curso, el alumno deberá ser capaz de comprender, analizar y corregir las fallas que se puedan presentar durante la operación normal de una aeronave, por medio del uso de los manuales técnicos específicos del avión, con el objetivo de solventar discrepancias en su momento oportuno.
Asimilar
los principios del vuelo, las fuerzas que actúan sobre un avión en vuelo y los
peligros que originan una errónea aplicación de dichas fuerzas.
2. Terminología
¿Que es Aerodinámica?2. Terminología
- El término aerodinámica se deriva de la combinación de dos palabras griegas: “aero” que significa aire y “dyne” que significa fuerza.En terminos aeronauticos:
- Es la ciencia que estudia las fuerzas que se originan cuando un avión de desplaza en el aire.
3ª Ley del movimiento de Isaac Newton.
Para cada fuerza de acción hay una fuerza de reacción igual en intensidad
pero de sentido contrario.
Teorema de Bernoulli.
"La presión interna de un fluido (líquido o gas) decrece en la medida que la
velocidad del fluido se incrementa", o dicho de otra forma "en un fluido en
movimiento, la suma de la presión y la velocidad en un punto cualquiera
permanece constante".
Es decir que p + v = k.
Tubo Venturi.
Giovanni Battista Venturi comprobó experimentalmente que al pasar por un estrechamiento las partículas de
un fluido aumentan su velocidad.
4. Fuerzas que actúan en vuelo
Sustentacion:
Es la fuerza desarrollada por un perfil aerodinámico moviéndose en el aire, ejercida de abajo arriba, y cuya dirección es perpendicular al viento relativo y a la envergadura del avión (no necesariamente perpendiculares al horizonte). Se suele representar con la letra L del inglés Lift = Sustentación.
Peso
El peso es la fuerza de atracción gravitatoria sobre un cuerpo, siendo su dirección perpendicular a la superficie de la tierra, su sentido hacia abajo, y su intensidad proporcional a la masa de dicho cuerpo. Esta fuerza es la que atrae al avión hacia la tierra y ha de ser contrarrestada por la fuerza de sustentación para mantener al avión en el aire.
Resistencia
La resistencia es la fuerza que impide o retarda el movimiento de un aeroplano. La resistencia actúa de forma paralela y en la misma dirección que el viento relativo, aunque también podríamos afirmar que la resistencia es paralela y de dirección opuesta a la trayectoria.
Traccion
Para vencer la inercia del avión parado, acelerarlo en la carrera de despegue o en vuelo, mantener una tasa de ascenso adecuada, vencer la resistencia al avance, etc... se necesita una fuerza: el empuje o tracción. En el caso del avion se necesita el motor o turbina.
5. Superficies de mando y control
Alerones
Palabra de origen latino que
significa "ala pequeña", son unas superficies móviles, situadas en la parte
posterior del extremo de cada ala, cuyo accionamiento provoca el movimiento de
alabeo del avión sobre su eje longitudinal. Su ubicación en el extremo del ala
se debe a que en esta parte es mayor el par de fuerza ejercido.Timón de profundidad
Timón de dirección
Es la superficie móvil
montada en la parte posterior del empenaje vertical de la cola del avión. Su
movimiento provoca el movimiento de guiñada del avión sobre su eje vertical, sin
embargo ello no hace virar el aparato, sino que se suele utilizar para
equilibrar las fuerzas en los virajes o para centrar el avión en la trayectoria
deseada. Suele tener una deflexión máxima de 30º a cada lado.
6. Ángulo de ataque
El ángulo de ataque es el ángulo agudo formado por la cuerda del ala y la
dirección del viento relativo. Este ángulo es variable, pues depende de la
dirección del viento relativo y de la posición de las alas con respecto a este,
ambos extremos controlados por el piloto. Es conveniente tener muy claro el
concepto de ángulo de ataque pues el vuelo está directa y estrechamente
relacionado con el mismo.
El ángulo de ataque es quizá uno de los conceptos más usados e importantes en
aviación, debido a que muchos de los números críticos relativos al rendimiento
del avión están íntimamente relacionados con el ángulo de ataque.
- La pérdida ocurre con un determinado ángulo de ataque.
- El mejor ángulo de ascenso es un ángulo de ataque.
- La mejor velocidad de ascenso se da con un ángulo de ataque concreto.
- El mejor ratio de planeo ocurre con un ángulo de ataque determinado.
- Cuando se compensa en profundidad el avión, en realidad se está seleccionando un ángulo de ataque.
- La tasa de descenso más baja en planeo ocurre con un ángulo de ataque particular.
La pérdida (en inglés stall) es el efecto provocado por la incapacidad del
ala para seguir produciendo sustentación, y se produce cuando el avión vuela con
un ángulo de ataque mayor que el ángulo de ataque critico. No hay nada mágico en este ángulo, la sustentación no cae a cero,
es más, en este punto es donde se alcanza el coeficiente máximo de sustentación.
Lo que sucede es que pasado este ángulo critico disminuye la sustentación y la
resistencia se incrementa dando lugar a la entrada en pérdida.
Para tener una idea de como se produce la pérdida físicamente, veamos primero
unos conceptos sencillos sobre fluidos:
Flujo laminar
Es un flujo
en el cual el fluido puede ser considerado que se mueve en capas uniformes
denominadas laminas.
Flujo turbulento
En este tipo de flujo las
láminas fluyen desorganizadas, tanto en su dirección como en su velocidad.En el espacio libre el flujo no interactua con los objetos, pero si un objeto está cercano al flujo del fluido, interactua con el mismo cambiando sus características de velocidad como veremos seguidamente.
El flujo puede permanecer laminar en tanto las laminas no interactuan lo
suficiente para causar movimientos secundarios entre ellas, pero en caso
contrario la mezcla libre y aleatoria de las láminas hacen el flujo turbulento.
8. Control de altura y velocidad
Control de potencias
El cuadrante de potencia consta de 2 o mas palancas, dependiendo el tipo de avion. Por ejemplo en un avion comercial pequeño lleva 2 denominadas aceleracion (throttle) y mezcla (mixture), en aviones medianos suelen llevar 3 las cuales son aceleracion (throttle), propeller (prop) y mexcla (mixture).
En aviones comerciales mas grandes las potencias se multiplican dependiendo la cantidad de motores que posea osea si lleva 4 motores lleva 4 de aceleracion, 4 propeller y 4 de mezcla.
Es el control principal para cambiar de direccion en un avion. Este control gobierna el funcionamiento de los alerones y timon de profundidad. Para comprender mejor estos efectos secundarios, veamos que sucede cuando tiramos del volante de control sin cambiar la potencia:
- Se acentúa la actitud de morro arriba y aumenta el ángulo de ataque.
- La velocidad disminuye, el avión decelera. Este es el efecto primario.
- Primer efecto secundario: debido al incremento del ángulo de ataque el avión ascenderá.
- Segundo efecto secundario:
- Si los nuevos parámetros son más eficientes el avión sigue ascendiendo.
- Si son menos eficientes el avión entrará en descenso.
Pedales
Es el control encargado de dirigir los movimientos en el eje vertical en vuelo y en tierra ejecuta los movimientos para dirigir su desplazamiento hacia la izquierda o derecha en el carreteo o taxeo sobre la pistas alternas o principal.
Osea que al empujar el pedal derecho el avion se dirigirá hacia la derecha y de igual forma al presionar el pedal izquierdo hacia la izquierda, se le conoce como movimiento de guiñada.
Para comprender mas a fondo el funcionamiento de los controles veamos el siguiente video:
¿Como influye la aerodinamica en los helicopteros?
¿Descubre como? ver link:
http://aeroblogsite.blogspot.com/2010/05/helicopteros-dinamica-de-vuelo.html
Amplia tus conocimientos
Esta informacion esta basada en los articulos de los sitios de educacion virtual siguientes:
Links de bases de consulta:
http://www.manualvuelo.com/indice.html
http://ebookbrowse.com/2008-2-1-aerodinamica-basica-pdf-d49623137
Agrdecemos al Lic. Hugo Garcia Gómez por el asoramiento de los recursos virtuales , los cuales son de mucha utilidad en la practica docente.
Marvin Salazar
Julio Espinoza
Alumnos del Curso de Formacion Pedagogica
Universidad Don Bosco, El Salvador.
