Introduccin a la Aerodinmica

Curso Introductorio de familiarizacin con la Aerodinmica

Por: Fabin Basalda Robledo

Por qu vuelan las aeronaves?En esta presentacin nos enfocaremos a las aeronaves de ala fija mas pesadas que el aire.Existen dos teoras que tratan de explicar el fenmeno del vuelo complementndose entre s.1) Principio de Bernoulli.2) Tercera Ley de Newton (Accin y reaccin).

A continuacin se explicaran estas teoras de vuelo y su relacin con las aeronaves.

BernoulliEn un perfil aerodinmico las superficies inferior y exterior son de diferente longitud (la superior es mas larga que la inferior).Por lo tanto el aire que pasa por arriba del perfil recorre una mayor distancia que el aire que pasa por debajo Cuando el flujo de aire atraviesa el rea del perfil, el flujo msico que se divide en dos al inicio de este es el mismo que al final.

Esta condicin solo es posible si el flujo de la parte superior tiene una velocidad mayor al flujo de la parte inferior lo cual repercute en las presiones de cada uno de los flujos , disminuyendo la presin en la superficie superior disminuyendo en la inferior (Fenmeno explicado por el principio de Bernoulli). Esta diferencia de presiones origina una fuerza ascendente: la sustentacin.

NewtonAnteriormente, Bernoulli no incluye en su ecuacin nada que tenga que ver con respecto al trabajo que requiere una aeronave para mantenerse en vuelo, he aqu donde Newton entra en accin:La teora explica que el Levantamiento es generado como una reaccin a la accin de cambiar la trayectoria del flujo de aire que pasa a travs del ala hacia abajo.

AclaracionesCabe sealar que las teoras antes descritas no explican el 100% de la naturaleza del vuelo.La teora de los trnsitos iguales (Bernoulli) no se cumple en la realidad.La teora de vuelo por 3ra Ley de Newton no es suficiente debido a que deja de lado diversos efectos que deben ser considerados .Se debe de trabajar simultneamente la conservacin de la energa, momentum y masa (Ecuaciones de Euler), y si queremos mayor exactitud, se considera la viscosidad del Aire (Ecuaciones de Navier-Stokes).PerfilesSon utilizados en: Alas, Alabes, Palas de hlice, etc.Partes de un Perfil Alar:

Parmetros Geomtricos de los Perfiles alares.Cuerda: segmento imaginario que une el borde de ataque con el borde de fuga. El ngulo que formar la recta que contiene a la cuerda con la direccin de la corriente fluida, definen convencionalmente el ngulo de ataque. Espesor: distancia entre el intrads y el extrads, medida sobre la perpendicular a la cuerda en cada punto de sta. Borde de ataque: parte delantera del perfil en donde incide la corriente. Borde de salida: parte posterior del perfil por donde sale la corriente. Extrads: zona superior del perfil entre el borde de ataque y el de salida. Intrads: zona inferior del perfil entre el borde de ataque y el de salida.

Principales Tipos de Perfiles Alares.Flat bottom (fondo plano)

High lift (sustentacin alta)

Thin (delgado)

Thick(denso, grueso)

Symmetric(simtrico)

Partes de un Avin

Ejercicio: Reconoce las partes de un avin:Diseo Bsico de un AlaIndependientemente de todo, lo ms relevante para este curso es que nuestra Ala sustente la masa total de nuestra Aeronave.

Donde plantemos que el Levantamiento es igual al peso de nuestra aeronave.El CL es propio del perfil elegido.Proponemos una velocidad deseada de despegue. (30-50km/h aprox.)Proponemos una cuerda o envergadura deseada, debido a que: S=cuerda*envergadura La densidad del Aire en Len es de 1.08Kg/m^3Tener especial cuidado en uniformidad de unidades.Diseo Bsico del EmpenajeEl diseo que nos atae es el del estabilizador vertical y horizontal. El estabilizador Horizontal es el que contrarresta el cabeceo negativo propio del ala y la aeronave no vuela sin ste.Se trata de una sumatoria de momentos.Momento del Ala = Momento del est + Levantamiento del est* Distancia (ala-est)Se supone conocido lo ancho del estabilizador o la cuerda del estabilizador.Resulta en una ecuacin cuadrtica.

Diseo bsico del EmpenajeEl diseo del estabilizador vertical esta relacionado con cuestiones de Estabilidad y control de la dinmica de vuelo. Por conocimientos empricos, el disear al estabilizador vertical de la mitad de tamao que el horizontal tiende a ofrecer una buena estabilidad.