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AERODINAMICA

LEYES DE NEWTON EJES DE UNA AERONAVE   ANGULOS DE ATAQUE

GRUPOS DE LA AERONAVE

 PERFILES ALARES   FLAPS Y OTROS
COEFICIENTE DE SUSTENTACIÓN

 SUPERFICIES HIPERSUSTENTADORAS

FUERZAS QUE ACTUAN



LEYES DE NEWTON

INERCIA: Tendencia natural de un objeto a mantener un estado de reposo o a permanecer en movimiento uniforme. Se da cuando la aeronave esta en plataforma, o su fase de vuelo es crucero.

 

CAUSA EFECTO: La aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza que actúa sobre el e inversamente proporcional a su masa F=m*a. Se da en virajes y despegues.

 

ACCIÓN REACCIÓN: Para Toda fuerza siempre existirá una fuerza igual y opuesta a dicha fuerza. En todas las etapas del vuelo.  

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GRUPOS QUE HACEN PARTE DE LA AERONAVE

GRUPO SUSTENTADOR: 

Este grupo lo componen los planos de la aeronave. Las alas tienen una forma de gota alargada. Estas crean sustentación a la aeronave.

Planos altos. Mejor sustentación Ej: DHC-6 Twin Otter.

Plano bajo: Mayor velocidad. Ej: B 727

Plano medio: Poca capacidad de carga, vuelan a altas velocidades.    

EFECTO SUELO: Es el generado por los planos desde el pavimento hasta la parte baja de los planos. Es un colchón de aire circulando entre estos dos puntos que ayuda a sostener la aeronave. Ayudando a un aterrizaje más suave y a un despegue sin utilizar gran cantidad de pista.

 

Las alas se dividen en varios tipos, entre sus principales están:

  Algunos tipos de alas

·        STRAIGHT (rectas). Ejm: DHC-6 Twin Other.

·        ELÍPTICAS: Ejm: SpeedFire.

·        SWEPTBACK (flecha): Ejm: Todos loa aviones jet.

·        DELTA: Ejm: Concorde.

 

En los planos podemos encontrar:

 

  1. Speed brakes (frenos aerodinámicos). Reducen la velocidad.

  2. Alerones: Superficies móviles que actúan por un movimiento desde la cabina. Movidos por la cabrilla y permiten el alabeo.

  3. Flaps: Superficies hipersustentadoras. Dan mayor sustentación a bajas velocidades, son reductores de velocidad.  

GRUPO DEL EMPENAJE:

 

Conformado por el estabilizador horizontal o de profundidad y el estabilizador vertical o de dirección y todas sus partes móviles. Le da estabilidad y control  a la aeronave. Estas actúan como las plumas de una flecha manteniendo el vuelo recto y nivelado.

 

Estabilizador de profundidad: Mantiene el avión recto y nivelado y a su vez da el movimiento de cabeceo (pitch). En el estabilizador de profundidad se encuentra el trim tab, es un compensador, el cual aligera las fuerzas de la aeronave para el piloto se mueve opuesto al elevador.

 

Estabilizador vertical ó de dirección: Existen varias clases de estabilizador:

 

1.      Convencional ó clásico : Absorben gran cantidad de los gases de escape de los motores, lo que le quita un poco de estabilidad son mas livianos. Ej: A320

2.      En forma de V o en mariposa: Ej: Bonanza o el F-117.

3.      En T: Este evita los gases de escape generados por los motores, mas pesados: Ej. B727, Md83.

 

GRUPO TRANSPORTADOR: Se encuentra formado por el fuselaje, siendo esta la unidad principal del avión que permite la unión de todas sus partes. Existen varias clases de fuselajes:

1.      Reticular o tubular: Ej: El casa 212.

2.      Monocasco: Es una estructura completa. No son formados parte por parte. Es muy pesado, de difícil construcción.

3.      Semimonocasco: Son híbridos (injerto) entre reticulares y monocasco, esta formado por varias piezas que sirven de refuerzo teniendo largueros y larguerillos unidos a cuadernas.  

GRUPO DEL TREN DE ATERRIZAJE: Soporta el peso de la aeronave cuando este se encuentra rodando o en tierra, soporta los impactos al momento de aterrizar y amortigua su golpe.

 

Existen dos tipos:

1. Patín de cola o convencional: Esta compuesto por una llanta en la parte trasera y dos en la delantera. Ej: Dc-3.

 

2. Tren tipo triciclo, esta compuesto por una llanta en la parte delantera y dos en la parte media de la aeronave. Lo poseen todas las aeronaves de última generación.

GRUPO MOTOPROPULSOR: Este da empuje a la aeronave. Existen varios tipos de motores como son. Alternativos, turbo hélice, turbo fan, turbo reactores. Etc.   

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EJES DE UNA AERONAVE

Toda aeronave al maniobrar tiene como referencia 1, 2 o 3 ejes imaginarios. Eje vertical, longitudinal, y lateral.

 

  • EJE VERTICAL: Este va de la parte superior del avión a la parte inferior en línea recta. Infinita.

  • EJE TRANSVERSAL O LATERAL: Línea imaginaria infinita que va de punta a punta de los planos. 

  • EJE LONGITUDINAL: Línea imaginaria infinita que va desde la nariz hasta la cola.

Estos tres ejes se interceptan en un lugar llamado centro de gravedad o centro aerodinámico. El centro de gravedad es e punto sobre el cual se considera centrado, todo el peso de la aeronave, es el punto de equilibrio.

 

CADA EJE:  

 

NOMBRE DEL EJE VA DESDE MOVIMIENTO SUPERFICIE DE CONTROL

LONGITUDINAL

Parte de la nariz a la cola

Alabeo

Alerones, movidos por la cabrilla hacia la izquierda  o la derecha.

LATERAL

Va de punta a punta de los planos

Cabeceo o Pitch

El elevador, acrivado por la cabrilla hacia delante o hacia atrás.

VERTICAL

Va de la parte posterior a la parte inferior

Guiñada o Yaw

El rudder o timon de dirección. Accionados por los pedales.

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  PERFILES ALARES  

 

  Partes principales de un Perfil alar

Circulacion del aire por el perfíl Alar.

PERFILES ASIMÉTRICOS: Son un tipo de perfil donde la parte superior del ala (extradós). Es diferente a la parte inferior de esta (intradós). 

 

PERFILES SIMÉTRICOS: Son un tipo de perfil donde la parte superior del ala, es igual a la parte inferior del ala. Se utilizan mucho en la aviación acrobática.

 

PERDIDA: Cuando la aeronave deja de generar sustentación a través del ala.

 

ANGULO DE ATAQUE: Angulo comprendido entre el viento relativo y el perfil del ala se distingue con la letra alfa, y este depende de la actitud del avión, a mayor ángulo de ataque, mayor sustentación.

 

VIENTO RELATIVO: Son las líneas de flujo que corren paralelas al perfil en dirección contraria al movimiento de las partículas de aire alrededor de un perfil en la trayectoria opuesta de la aeronave.

 

LÍNEA DE CUERDA: Línea imaginaria recta que une el borde de ataque con el borde de salida de un perfil .

 

CUERDA: Línea de medida que da la longitud de la línea de cuerda, todos los perfiles alares se miden en termino de cuerda.

 

ESPESOR MÁXIMO: Donde se ensancha más el extradós. Máxima distancia entre el estrados y el intradós y es sobre este punto donde las partículas de aire viajan a mayor velocidad sobre el estrados (se genera la mayor sustentación).

 

ESTRADOS: Parte superior del plano, por donde las partículas viajan a mayor velocidad, pero la presión es menor.

 

INTRADOS: Parte inferior del plano, donde las partículas viajan a menor velocidad y existe una mayor presión.

 

BORDE DE SALIDA: Borde posterior del perfil alar de una sección aerodinámica parte más delgada pues allí se reduce la curvatura del estrados.

 

ENVERGADURA: Distancia que hay entre punta y punta de un plano.

 

SUPERFICIE ALAR: Superficie que ocupan las alas en pies cuadrados, incluyendo el cubrimiento del fuselaje. 

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ANGULOS DE ATAQUE

Ángulos de ataque bajos: Entre 0 y 15 grados, las líneas de flujo son uniformes con referencia al viento relativo. La velocidad es alta.

 

Ángulos de ataque entre 6 y 12 grados (medios): Los encontramos en ascensos suaves. La parte turbulenta comienza a desplazarse hacia el interior de los planos, todavía existe la sustentación, pero bajas velocidades

 

Ángulos de ataque grandes entre 14 y 17 grados:  Se genera la mayor sustentación de una aeronave tiene un ángulo de ascenso pronunciado, la zona de turbulencia se acerca al borde de ataque, la mayor velocidad se encuentra en el borde de ataque, las líneas de flujo son turbulentas.

 

LINEAS DE FLUJO: Representan la trayectoria de las partículas de un fluido. Cuando se aumenta la velocidad de las líneas de flujo y se entremezclan se vuelven turbulentas.

 

FLUJO UNIFORME: Es un flujo en movimiento. Las líneas tienen conformidad en su movimiento, aquí las partículas se suceden las unas a las otras. A bajas velocidades las líneas de flujo son constantes (rectilíneas), no se cruzan o entre mezclan.   

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COEFICIENTE DE SUSTENTACIÓN

 

Cuando se aumenta el CL (coeficiente de sustentación) la aeronave esta en ascenso. Si el ángulo es mayor al Clmax (coeficiente máximo de sustentación) la sustentación cae, se genera perdida de velocidad y genera la máxima resistencia alar, el avión baja la nariz para recuperar la sustentación.

   

 CARGA ALAR: (WS) Capacidad de un ala de soportar su peso en una superficie del ala, es decir es cuantas libras de peso estará soportando cada unidad de la superficie alar.

 

RESISTENCIA: Componente de la fuerza aerodinámica paralela al viento relativo y que se opone al avance del avión.

 

RESISTENCIA PARASITA: Producida por todos los elementos de la aeronave que no producen sustentación y todos aquellos que se encuentren enfrentados al viento relativo: el fuselaje, tren de aterrizaje, montantes, motores etc.

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FLAPS Y OTROS MECANISMOS

  Tipos de Flaps.

Al moverse aumentan la cuerda y generan mayor sustentación. Los flaps de borde de ataque son Kruger o slots, aumentan la curvatura del perfil y permite el vuelo a muy bajas velocidades aumentando la sustentación.

 

Otros mecanismos que poseen los planos

De-ice: Funcionan con el calor.

 

Anti-ice:  Se actúan por medio de aire caliente, el cual puede ser sangrado por los motores, gases de escape o calefacción.

 

Spoilers: Corta el viento relativo, reducen la velocidad.

 

Winglets: Evita la estela turbulenta en la punta de los planos.   

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SUPERFICIES HIPERSUSTENTADORAS

 

SPLIT: Flaps de intradós, reducen la velocidad cuando se emplea como frenos aerodinámicos, debido a que no permite que el viento relativo circule por dentro del perfil, generan resistencia entre la superficie alar y los flaps.

 

SLATTED: Flaps ranurados, tienen forma aerodinámica. Genera una mayor sustentación a una muy baja velocidad.

 

FOWLER: Tienen varias ranuras entre 3 a 5 y su característica principal es que aumenta el coeficiente de sustentación en casi un 90%, es el flap que tiene mayor amplitud de línea de cuerda. Genera muy buena sustentación a velocidades bajas (criticas).

 

SLATS: Son mecanismos hipersustentadores móviles.

 

SLOT: Son mecanismos hipersustentadores fijos, y estos se actúan con el aire de impacto.

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FUERZAS QUE ACTUAN

 

Existen 4 fuerzas que actuan en una aeronave, estas son Sustentación(lift), Reistencia (drag), Peso (wight), y empuje (thrust). Cumpliendose la ley de Acción y reacción expuesta por Newton y explicada anteriormente. Asi la reacción de la sustentacion es el peso, y la reacción del empuje es la resistencia.

  • SUSTENTACIÓN (lift): Fuerza aerodinámica originada en las alas de un avión. Y en una despreciable proporcion por el fuselaje y sus partes. 

  • PESO (weight): El Peso del Avión se refiere a su peso total. Peso es la fuerza activa a la que está sujeto un cuerpo, debido a la atracción terrestre. El Peso siempre actúa en dirección hacia el centro de la tierra. Es contraria a la sustentación.

  • EMPUJE (thrust): Es la fuerza necesaria sobre el avión, para que pueda desplazarse dentro del aire, venciendo la resistencia al avance a una velocidad requerida.La Fuerza de Tracción se obtiene por la energía proporcionada por una planta motriz.

  • RESISTENCIA (drag): Es producida por todas y cada una de las partes que componen la aeronave, y es contraria al empuje.

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Esta teoría fue adecuada por Anderson Giraldo y Carlos Andres Mesa. Para alguna sugerencia o corrección escribanos.