RÉSUMÉ EN ESPAGNOL
AERODINÁMICA DEL VUELO
Introducción
El empuje, la resistencia, la sustentación y el peso son fuerzas que actúan sobre todas las aeronaves en vuelo. Entender cómo funcionan estas fuerzas y saber cómo controlarlas con el uso de la potencia y los controles de vuelo es esencial para el vuelo.
Las cuatro fuerzas que actúan sobre una aeronave en vuelo recto y sin aceleración son el empuje, la resistencia, la sustentación y el peso. Se definen como sigue :
- Empuje — la fuerza de avance producida por la planta motriz/hélice o el rotor. Se opone o vence a la resistancia. Por regla general, actúa en paralelo al eje longitudinal. Sin embargo, no siempre es así.
- Resistencia — es una fuerza retardadora hacia atrás causada por la interrupción del flujo de aire por el ala, el rotor, el fuselaje y otros objetos que sobresalen. Como regla general, la resistencia se opone al empuje y actúa hacia atrás en paralelo al viento relativo.
- Sustentación — es una fuerza que se produce por el efecto dinámico del aire que actúa sobre el perfil aéreo, y actúa perpendicularmente a la trayectoria de vuelo a través del centro de sustentación y perpendicularmente al eje lateral. En vuelo nivelado, la sustentación se opone a la fuerza descendente del peso.
- Peso — La gravedad es la fuerza de arrastre que tiende a atraer todos los cuerpos hacia el centro de la tierra. El CG puede considerarse como un punto en el que se concentra todo el peso de la aeronave. Si el avión estuviera apoyado en su CG exacto, se equilibraría en cualquier actitud. Hay que tener en cuenta que el CG es de gran importancia en una aeronave, ya que su posición tiene una gran influencia en la estabilización.
Las fuerzas de sustentación y resistencia son el resultado directo de la relación entre el viento relativo y la aeronave. La fuerza de sustentación siempre actúa perpendicularmente al viento relativo y la fuerza de resistencia siempre actúa paralela y en la misma dirección que el viento relativo. Estas fuerzas son en realidad los componentes que producen una fuerza de sustentación resultante en el ala.
Angulo de ataque
La cuerda de un perfil aerodinámico o de una sección de ala es una línea recta imaginaria que pasa por la sección desde el borde de ataque hasta el borde de salida. La línea de cuerda proporciona un lado de un ángulo que en última instancia forma el ángulo de ataque. El otro lado del ángulo está formado por una línea que indica la dirección de la corriente de aire relativa. Así, el ángulo de ataque se define como el ángulo entre la línea de cuerda del ala y la dirección del viento relativo. No debe confundirse con el ángulo entre la línea de cuerda del ala y el eje longitudinal de la aeronave.
Sustentación
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El peso tiene una relación definida con la sustentación. Esta relación es sencilla, pero importante para entender la aerodinámica del vuelo. La sustentación es la fuerza ascendente sobre el ala que actúa perpendicularmente al viento relativo. La sustentación es necesaria para contrarrestar el peso de la aeronave (causado por la fuerza de gravedad que actúa sobre la masa de la aeronave). En vuelo nivelado estabilizado, cuando la fuerza de sustentación es igual a la fuerza de peso, el avión se encuentra en estado de equilibrio y no gana ni pierde altitud. Si la sustentación es menor que el peso, el avión pierde altitud. Cuando la sustentación es mayor que el peso, el avión gana altitud. El piloto puede controlar la Timón de profundida. Cada vez que se mueve la manivela o la palanca hacia delante o hacia atrás, se modifica el ángulo de ataque. Cuanto mayor sea el ángulo de ataque, mayor será la sustentación (en igualdad de condiciones). Cuando el avión alcanza el ángulo de ataque máximo, la sustentación comienza a disminuir rápidamente. Este es el ángulo de ataque crítico en la entrada en pérdida, llamado ángulo de ataque crítico. |
Resistencia
La resistencia total de un avión se compone de muchas fuerzas de arrastre, pero sólo se considerarán tres: la resistencia parásita, la resistencia de perfil y la resistencia inducida. Cuando un avión vuela con un ángulo de ataque positivo, existe una diferencia de presión entre las superficies superior e inferior del ala. El aire de la superficie superior tiende a fluir hacia el fuselaje, y el aire de la superficie inferior tiende a fluir hacia la punta del ala.
Cuando los flujos respectivos de las superficies superior e inferior acaban encontrándose en el borde de fuga del ala, se cruzan y forman pequeños (muy pequeños) vórtices aguas abajo del ala.
Dado que el aire siempre se desplaza desde la alta presión hacia la baja, y que el camino de menor resistencia es hacia las puntas del perfil, se produce un movimiento de aire en sentido de la luz desde la parte inferior del perfil hacia el exterior del fuselaje, alrededor de las puntas. Este flujo de aire da lugar a un "derrame" sobre las puntas, creando así un remolino de aire llamado "vórtice".
La intensidad o fuerza de los vórtices es directamente proporcional al peso de la aeronave e inversamente proporcional a la envergadura y la velocidad del avión. Cuanto más pesada y lenta sea la aeronave, mayor será el ángulo de ataque y más fuertes serán los vórtices en la punta del ala. Así, un avión creará vórtices en la punta del ala cuya máxima fuerza se producirá durante las fases de despegue, ascenso y aterrizaje del vuelo.
Los diferentes ángulos
- Ø posición de vuelo es el ángulo entre el eje del fuselaje y la horizontal.
- γ pendiente es el ángulo entre la horizontal y el eje de velocidad..
- α incidencia es el ángulo entre el eje longitudinal del avión y la dirección del viento relativo (eje de velocidad).
Nota: La incidencia se define en relación con el eje de la aeronave y no con el ala. Para reducir la resistencia en crucero, el ala forma un ángulo determinado con el eje del avión. Este ángulo se denomina ángulo de pérdida. Es el ángulo entre la cuerda del perfil del ala y el eje longitudinal del avión.
