Perfiles NACALos perfiles NACA surgen en los años 30 como el primer intento de normalizar los conocimientos aerodinámicos que por entonces se tenían. La primera familia son los NACA de cuatro cifras, en los que el primer número indica la curvatura máxima del perfil, el segundo la posición del punto en el que se encuentra el máximo de la curvatura y los dos últimos corresponden al espesor relativo del perfil. Con el paso del tiempo surgen nuevas series de perfiles NACA, introduciendo más cifras para una descripción más detallada de los perfiles.Terminología Empleada en PerfilesEn el diseño de palas es necesario mantener claro una serie de conceptos:1. La línea de cuerda es una línea recta que une el borde de ataque y el borde de fuga del perfil.2. La cuerda es la longitud de la línea anterior. Todas las dimensiones de los perfiles se miden en términos de la cuerda.3. La línea de curvatura media es la línea media entre el extradós y el intradós.4. Curvatura máxima es la distancia máxima entre la línea de curvatura media y la línea de cuerda.La posición de la curvatura máxima es importante en la determinación de las características aerodinámicas de un perfil.5. Espesor máximo es la distancia máxima entre la superficie superior e inferior (extradós e intradós). La localización del espesor máximo también es importante.6. Radio del borde de ataque es una medida del afilamiento del borde de ataque. Puede variar desde 0, para perfiles supersónicos afilados, hasta un 2 por 100 (de la cuerda) para perfiles más bien achatados.

A principios de la serie NACA superficie de sustentación, el 4-dígitos, 5 dígitos, y 4-/5-digitos modificado, se generaron utilizando ecuaciones analíticas que describen la curvatura (curvatura) de la media-line (geométrica línea central) de la sección de perfil aerodinámico así como la distribución del espesor de la sección a lo largo de la longitud de la superficie aerodinámica. Más tarde, las familias, incluido el 6-Series, son las formas más complejas basadas en los métodos teóricos y no geométrica. Antes de que el Comité Consultivo Nacional para la Aeronáutica (NACA) desarrolló esta serie, el diseño aerodinámico era más bien arbitraria, sin nada que guiar al diseñador a excepción de la experiencia pasada con las formas conocidas y la experimentación con las modificaciones de dichas formas.

El desarrollo posterior llevó a las series de cinco dígitos, “series 1”, y, con la llegada de altas velocidades, los denominados de flujo laminar. Estos corresponden a las “series 6 y 7” y resultan del desplazamiento hacia atrás del punto de espesor máximo y la reducción del radio de borde de ataque. De este diseño se obtiene dos resultados principales. En primer lugar se desplaza hacia atrás el punto de presión mínima, aumentando con ello la distancia desde el borde de ataque en la que existe flujo laminar y reduciendo la resistencia. En segundo lugar, aumenta el número crítico de mach, permitiendo incrementar la velocidad del avión sin la aparición de problemas de compresibilidad. En los perfiles de “serie 6”, el primer dígito indica la serie y el segundo la posición de presión mínima en décimas de la cuerda. El tercer dígito representa el coeficiente de sustentación en décimas y los dos últimos dígitos el espesor en porcentaje de la cuerda.

Esta metodología comenzó a cambiar a principios de 1930 con la publicación de un informe titulado “NACA Las características de las secciones 78 Airfoil Relacionados de pruebas en el túnel de viento de densidad variable”. En este importante informe, los autores señalaron que había muchas similitudes entre los perfiles que tuvieron más éxito, y las dos variables principales que afectan a esas formas son la pendiente de la línea media comba aerodinámica y la distribución del espesor por encima y por debajo de esa línea. A continuación, se presenta una serie de ecuaciones que incorporan estas dos variables que podrían ser utilizados para generar una familia entera de formas relacionadas con la superficie de sustentación. Como el diseño de perfil aerodinámico se hizo más sofisticada, esta aproximación básica fue modificado para incluir variables adicionales, pero estos dos valores geométricos básicos se mantuvo en el corazón de todas las series NACA superficie de sustentación, como se ilustra.

NACA de cuatro dígitos de la serie: La primera familia de perfiles aerodinámicos diseñados utilizando este método se conoció como la NACA de cuatro dígitos Series. El primer dígito especifica el ángulo de caída máximo (m) en porcentaje de la cuerda (longitud de la superficie de sustentación), el segundo indica la posición de la comba máxima (p) en décimas de acorde, y los dos últimos números proporcionar el espesor máximo (t) de la superficie de sustentación en el porcentaje de acorde. Por ejemplo, el perfil NACA 2415 tiene un espesor máximo de 15% con un ángulo de caída de 2% 40% situado detrás del borde plano aerodinámico de ataque (o 0.4C). Utilizando estos valores de m, p, y t, se puede calcular la coordenadas para toda una superficie aerodinámica usando las siguientes relaciones: Recogiendo los valores de x desde 0 a la cuerda máxima c. -Calcular la línea de curvatura media coordina conectando los valores de m y p en las ecuaciones siguientes para cada una de las coordenadas x.

-Cálculo de la distribución del espesor de arriba (+) y menos (-) de la línea media,

enchufando el valor de t en la ecuación siguiente para cada una de las coordenadas x. -Determinar las coordenadas finales para la superficie aerodinámica superior (x U, y U) y la superficie inferior (x L, y L) usando las siguientes relaciones.

Por ejemplo, un perfil NACA 2412 tiene la curvatura máxima del 2 % de la cuerda, situada en el punto del 40 % de la cuerda (medido desde el borde de ataque) y con un espesor máximo del 12 % de la cuerda. El perfil NACA 0012 es un perfil simétrico (de curvatura 0).

Los perfiles NACA44XX tienen el intradós con parte convexa, por lo que son de construcción más compleja y al igual que los anteriores; el XX indica el máximo espesor del perfil.

NACA cinco dígitos de la serie: La serie NACA de Cinco dígitos utiliza las formas del mismo grosor que la serie de cuatro dígitos, pero la línea de curvatura media se define de manera diferente y la convención de nombres es un poco más complejo. La primera cifra, multiplicada por 3/2, se obtiene el coeficiente de sustentación de diseño (c l) en décimas. Los dos dígitos siguientes, cuando se divide por 2, dan la posición de la comba máxima (p) en décimas de acorde. Los dos últimos dígitos indican de nuevo el espesor máximo (t) en porcentaje de la cuerda. Por ejemplo, la NACA 23012 tiene un espesor máximo de 12%, un coeficiente de sustentación de diseño de 0,3, y un ángulo de caída máximo 15% situado detrás del borde de ataque. Los pasos necesarios para calcular las coordenadas de un perfil aerodinámico tal son: -Recoger los valores de x desde 0 a la cuerda máxima c. -Calcular la línea de curvatura media de las coordenadas de cada punto x mediante las siguientes ecuaciones, y puesto que sabemos p, determinar los valores de m y k 1, utilizando el cuadro que se muestra a continuación.

-Calcular la distribución del espesor usando la misma ecuación que la serie de cuatro dígitos. -Determinar las coordenadas finales utilizando las mismas ecuaciones como la serie de cuatro dígitos. El perfil se obtiene mediante una parábola cúbica conectada a una línea recta que llega hasta el borde de salida. Debido a que la serie NACA de 5 dígitos, son proveídos para un despeno aerodinámico especifico, aquí se empleara a manera de comentario solamente la serie NACA 2X0XX. El sistema de numeración de la serie es basado en un criterio menos geométrico y mas un criterio empírico. Los dígitos designan la forma de la línea de curvatura, y el máximo grosor, respectivamente.

Modificado de series NACA de cuatro y cinco dígitos: Las secciones de perfil aerodinámico se mencionan para un bombardero B-58 son miembros de la serie de cuatro dígitos, pero los nombres son un poco diferente ya que estas formas se han modificado. Considerando la sección de la raíz, la NACA 0003.46-64.069, como un ejemplo. La forma básica es el 0003, una superficie de sustentación 3% de espesor con 0% de inclinación. Esta forma es un perfil simétrico que es idéntico por encima y por debajo de la línea de curvatura media. La primera modificación que consideraremos es el 0003-64. El primer dígito después del guión se refiere a la redondez de la punta. Un valor de 6 indica que el radio de la punta es el mismo que el original aerodinámica mientras que un valor de 0 indica un borde de ataque agudo. El aumento de este valor especifica una punta o nariz cada vez más redondeada. El segundo dígito determina la ubicación del espesor máximo en décimas de acorde. La ubicación predeterminada para todos los perfiles de cuatro y cinco dígitos es 30% del borde de ataque. En este ejemplo, la ubicación de espesor máximo ha sido movido de nuevo al 40% de acorde. Por último, nótese que los 0003.46-64.069 cuenta con dos conjuntos de dígitos precedido por decimales. Estos indican simplemente pequeños ajustes al espesor máximo de los mismos y la ubicación. En lugar de ser un 3% de espesor, este perfil es 3,46% de espesor. En lugar del espesor máximo se encuentra en

40% de la cuerda, la posición de este perfil es en 40,69% de la cuerda. Para calcular las coordenadas de una forma modificada perfil aerodinámico: -Recoger los valores de x desde 0 a la cuerda máxima c. -Calcular la línea de curvatura media coordenadas utilizando las mismas ecuaciones previstas para la serie de cuatro o cinco dígitos, según corresponda. -Cálculo de la distribución del espesor de arriba (+) y menos (-) de la línea media utilizando estas ecuaciones. Los valores de la x a y coeficientes d x se determina a partir de la siguiente tabla (que se han obtenido para un perfil aerodinámico 20% de espesor).

-Determinar las coordenadas "finales" que utilizan las mismas ecuaciones como la serie de cuatro dígitos.

Como se indicó anteriormente, este procedimiento produce una superficie de sustentación 20% de espesor. Para obtener el espesor deseado, simplemente ampliar la superficie de sustentación de multiplicar el "final" coordenadas por [t / 0,2]. NACA Serie-1 o Series-16: A diferencia de las familias aerodinámicas vistas hasta ahora, la Serie-1 fue desarrollado en base a la teoría aerodinámica y no en las relaciones geométricas. Por el momento estos perfiles fueron diseñados durante la década de 1930, muchos avances se han hecho en la superficie de sustentación de diseño inverso métodos. El concepto básico detrás de este enfoque de diseño es para especificar la distribución de la presión deseada sobre la superficie de sustentación (esta distribución dicta las características de elevación de la forma) y luego derivar la forma geométrica que produce esta distribución de la presión. Como resultado, estos perfiles de ala no se generaron utilizando un conjunto de expresiones analíticas como la serie de cuatro o cinco dígitos. Los perfiles 1-Series son identificadas por cinco dígitos, como lo demuestra la NACA 16-212 . El primer dígito, 1, indica la serie (esta serie se diseñó para perfiles con regiones de flujo apenas supersónico). El 6 especifica la ubicación de presión mínima en décimas de cuerda, la espalda es decir, 60% más que el borde de

ataque en este caso. Siguiendo un guión, el primer dígito indica el coeficiente de sustentación de diseño en décimas (0,2) y los dos últimos dígitos especifican el espesor máximo en décimas de cuerda (12%). Dado que los perfiles de ala 16-XXX son los únicos que han visto mucho uso, esta familia se refiere a menudo como la Serie-16 en lugar de como un subconjunto de la Serie-1. NACA Serie-6: Aunque NACA experimentaron con métodos teóricos aproximados que produjeron la Serie-2 a través de la Serie-5, se encontró que ninguno de estos enfoques para producir con precisión el comportamiento deseado perfil de ala. La Serie-6 se obtuvo usando un método mejorado teórica de que, como el de la Serie-1, se basó en la especificación de la distribución de la presión deseada y matemáticas avanzadas empleadas para derivar la forma geométrica requerida. El objetivo de este enfoque fue el diseño de perfiles de ala que maximizan la región sobre la cual el flujo de aire sigue siendo laminar. De este modo, el arrastre sobre un pequeño rango de coeficientes de sustentación se puede reducir sustancialmente. La convención de nomenclatura de la Serie-6 es, con mucho, la más confusa de cualquiera de las familias discutido hasta ahora, especialmente desde que existen muchas variaciones diferentes. Uno de los ejemplos más comunes es la NACA 64 1 -212 , un 0,6 =. En este ejemplo, el 6 denota la serie e indica que esta familia está diseñada para el flujo laminar superior a la serie de cuatro o cinco dígitos. El segundo dígito, 4, es la ubicación de la presión mínima en décimas de cuerda (0.4C). El subíndice 1 indica que la fricción baja se mantiene en coeficientes de sustentación 0,1 por encima y por debajo del coeficiente de sustentación de diseño (0,2) especificado por el primer dígito después del guión en décimas. Los dos dígitos finales especificar el espesor en porcentaje de la cuerda, 12%. La fracción especificada por un ___ = indica el porcentaje de la cuerda aerodinámica sobre las que la distribución de la presión sobre la superficie de sustentación es uniforme, 60% de la cuerda en este caso. Si no se especifica, la cantidad se supone que es 1, o la distribución es constante sobre toda la superficie de sustentación.

NACA Serie-7: La Serie-7 fue un intento de maximizar las regiones de flujo laminar sobre una superficie de sustentación diferenciando las ubicaciones de la presión mínima en las superficies superior e inferior. Un ejemplo es la NACA 747A315 . El 7 denota la serie, el 4 proporciona la ubicación de la presión mínima en la superficie superior en décimas de cuerda (40%), y el 7 proporciona la ubicación de la presión mínima en la superficie inferior en décimas de cuerda (70%) . Así, una carta, indica la distribución del espesor y la media de las formas de línea utilizada. Una serie de formas estandarizada derivada de las familias anteriores son designados por letras diferentes. Una vez más, el quinto

dígito indica el coeficiente de sustentación de diseño en décimas (0,3) y los dos últimos números enteros son el espesor de perfil aerodinámico en porcentaje de cuerda (15%). NACA Serie-8: Una variación final de la metodología de Series 6 y 7 fue la Serie-8 NACA diseñado para volar a velocidades supercríticas. Al igual que los perfiles de ala anteriores, el objetivo es maximizar el grado de flujo laminar en la superficies superior e inferior de forma independiente. El convenio de denominación es muy similar a la del Serie-7, siendo un ejemplo la NACA 835A216 . El 8 designa la serie, 3 es la ubicación de presión mínima en la superficie superior en décimas de cuerda (0.3c), 5 es la ubicación de presión mínima en la superficie inferior en décimas de cuerda (50%), la letra A se distingue perfiles de ala que tienen inclinación diferente o formas de espesor, 2 denota el coeficiente de sustentación de diseño en décimas (0,2), y 16 proporciona el espesor de perfil aerodinámico en porcentaje de la cuerda (16%).

A pesar de que se han introducido las familias principales aerodinámicas desarrolladas en los Estados Unidos antes de la llegada del vuelo supersónico. Así pues a explorar brevemente las ventajas, desventajas y aplicaciones de cada una de estas familias. Familia Ventajas Desventajas Aplicaciones

4-dígitos

1. Buenas características de parada2. Pequeño centro de movimiento de presión en todo el rango de velocidad grande3. Rugosidad tiene poco efecto

1. Bajo coeficiente de sustentación máximo2. Resistencia relativamente alta3. Momento de cabeceo alta

1. La aviación general 2. Colas horizontalesSimétrica:3. Jets supersónicos 4. Aspas de helicóptero 5. Cubiertas 6. Misiles / cohetes aletas

5-dígitos

1. Mayor coeficiente de sustentación máximo2. Momento de cabeceo baja

1. Comportamiento pobre establo2. Resistencia relativamente alta

1. La aviación general 2. Potencia del pistón-bombarderos, transportes

3. Rugosidad tiene poco efecto

3. Commuters 4. Los jets del negocio

16-Series

1. Evita picos de presión baja2. Baja resistencia a alta velocidad

1. Elevación relativamente baja

1. Hélices de aeronaves 2. Hélices para buques

6-Series

1. Alto coeficiente de sustentación máxima2. Arrastre muy bajo sobre un pequeño rango de condiciones de operación3. Optimizado para la alta velocidad

1. Alta fricción fuera de la gama óptima de las condiciones de operación2. Momento de cabeceo alta3. Comportamiento pobre estable4. Muy susceptible a la rugosidad

1. Motor de émbolo combatientes 2. Los jets del negocio 3. Jet entrenadores 4. Jets supersónicos

7-Series

1. Arrastre muy bajo sobre un pequeño rango de condiciones de operación2. Momento de cabeceo baja

1. Reducido coeficiente de elevación máxima2. Alta fricción fuera de la gama óptima de las condiciones de operación3. Comportamiento pobre estable4. Muy susceptible a la rugosidad

Pocas veces se utiliza

8-Series

Desconocido Desconocido Muy rara vez se utiliza

Hoy en día, el diseño aerodinámico en muchos sentidos ha regresado a un estado anterior antes de que las familias NACA fueron creados. Los recursos computacionales disponibles ahora permiten al diseñador para diseñar rápidamente y optimizar un perfil aerodinámico diseñado específicamente para una aplicación concreta en lugar de hacer una selección de un familiar existente.

BIBLIOGRAFIA:

*NACA Airfolds:http://www.aerospaceweb.org/question/airfoils/q0041.shtml*Perfiles NACA:INTRODUCCION A LA AERODINAMICA POTENCIAhttp://books.google.com.mx/books?id=Zw4R0PgHkV0C&pg=PA88&lpg=PA88&dq=Perfiles+NACA&source=bl&ots=Pgc9WKRQkD&sig=v3582qYbD4-z15vMt4-3884E5GE&hl=es419&sa=X&ei=GTcnUci5GaSi2gXK94BQ&ved=0CIABEOgBMA0#v=onepage&q=Perfiles%20NACA&f=false*Características de los Perfiles NACA:www.fglongatt.org/Reportes/RPT2007-01.pdf

*Introducción a los perfiles NACA.