WorksheetsAERODINAMICA PRESENTACION 1 Y 2
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Es la parte de la mecánica de fluidos que estudia los gases en movimiento y las fuerzas o reacciones a las que están sometidos los cuerpos que se hallan en su seno.
AERODINAMICA
Los componentes básicos de estos sistemas son formas aerodinámicas que por lo general se estudian por separado:
los planos aerodinámicos y las alas
los slots, dams, spoilers, fairings, fences, canards, strakes, flaps, vortex generators, splitter plates, tip devices, etc
son componentes usados para apoyar o agregar alguna característica aerodinámica puntual
Las leyes ------------ fundamentales que rigen las fuerzas que actúan sobre un avión en vuelo se adoptaron a partir de teorías postuladas desarrolladas antes que cualquier ser humano haya volado un avión con éxito.
MECANICA
ELECTROMAGNETICA
QUIMICA
FISICA
El uso de estas leyes ----------- se inició con la revolución científica, que comenzó en Europa en el -----------. Impulsado por la creencia de que el universo funciona de una manera predecible abierto a la comprensión humana, muchos filósofos, matemáticos, científicos, e inventores pasaron toda su vida descubriendo los secretos del universo.
FISICA / 1600
MAGNETICA / 1600
MECANICA / 1600
AUTOMATICA / 1600
Uno de los más conocidos fue ----------------------, que no sólo formuló la ley de gravitación universal, sino también describió las tres leyes básicas del movimiento.
Sir....Isaac Newton
"Cada objeto persiste en su estado de reposo o movimiento rectilíneo uniforme a menos que sea obligado a cambiar ese estado por fuerzas impuestas sobre él
A QUE LEY NOS REFERIMOS
La primera ley de Newton (inercia)
Un avión estacionado en plataforma permanece en reposo a menos que se aplique una fuerza lo suficientemente fuerte como para vencer su inercia.
DE QUE LEY DE NEWTON PODRIA SER UN EJEMPLO
Primera ley de Newton (inercia)
"La fuerza es igual a la variación en la cantidad de movimiento en el tiempo. Para una masa constante, la fuerza es igual a la masa por la aceleración." F = mа
NOS REFERIMOS A LA LEY
Segunda Ley de Newton
(Ley fundamental de la dinámica)
Cuando un cuerpo se halla sometido a una fuerza constante, la aceleración resultante es inversamente proporcional a la masa del cuerpo y es directamente proporcional a la fuerza aplicada.
NOS REFERIMOS A LA
Segunda Ley de Newton (Ley fundamental de la dinámica)
"Para cada acción hay una reacción igual y opuesta.
NOS REFERIMOS A LA
Tercera ley de Newton
(Ley de Acción y Reacción)
En un avión, la hélice se mueve y empuja el aire hacia atrás y, en consecuencia, el aire empuja la hélice (y por lo tanto el avión) en la dirección opuesta, hacia adelante. En un jet el motor expulsa gases calientes hacia atrás, la fuerza de reacción igual y opuesta empuja el motor y fuerza al avión hacia adelante.
ES UN EJEMPLO DE LA LEY NUMERO
Tercera ley de Newton
(Ley de Acción y Reacción)
En 1852, el fisico y químico alemán ******************** (1802- 1870), hizo estudios experimentales de las fuerzas aerodinámicas en esferas y cilindros giratorios (El efecto ya había sido mencionado por Newton en 1672, al parecer en lo que respecta a las esferas o pelotas de tenis)
Si el aire fluye en contra de un cilindro que no está girando, el flujo de aire por encima y por debajo del cilindro es idéntico y las fuerzas son iguales.
Flujo de aire contra un cilindro estático
el cilindro rota hacia la derecha y se observa desde el lado mientras se está inmerso en un fluido.
Un cilindro rotatorio en un fluido inmóvil
La rotación del cilindro afecta el fluido que rodea el cilindro. El flujo alrededor del cilindro giratorio difiere del flujo alrededor de un cilindro estacionario debido a la resistencia causada por dos factores:
viscosidad y fricción.
Es la propiedad de un fluido o semifluido que resiste su flujo. Esta resistencia al flujo es medible debido a la tendencia molecular de los fluidos a adherirse entre sí hasta cierto punto.
Los fluidos de alta viscosidad resisten el flujo, los de baja ***************** fluyen fácilmente.
Como el aire tiene propiedades *************************, se resiste al flujo hasta cierto punto. En el caso del cilindro que gira dentro de un fluido (aceite, agua o aire), el fluido (no importa lo que sea) se resiste a fluir sobre la superficie del cilindro.
Es el segundo factor actuando cuando un fluido fluye alrededor de un cilindro giratorio.
Friccion
Es importante recordar que todas las superficies, no importa lo lisas que parecen, no son lisas e impiden el flujo de un fluido. Tanto la superficie de un ala y el cilindro giratorio tienen una cierta rugosidad, aunque a un nivel **********************, provocando la resistencia de un fluido a fluir.
microscópicas
Cuando el cilindro rota en un fluido que también se está moviendo, el resultado es un mayor flujo circulatorio en la dirección del cilindro giratorio. Agregando movimiento al fluido, la magnitud del flujo aumenta
Cilindro rotatorio en un fluido en movimiento:
La --------------- de aire alrededor de un perfil ocurre cuando el punto de estancamiento frontal esta debajo del borde de ataque y el posterior está detrás del borde de salida.
Circulación
Para resumir el ************************, un perfil con un AOA (ángulo de ataque) positivo desarrolla una circulación del aire sobre la superficie superior del ala. Su borde de salida afilado fuerza al punto de estancamiento posterior a estar por detrás del borde de salida, mientras que el punto de estancamiento frontal cae por debajo del borde de ataque.
Efecto Magnus
Daniel Bernoulli, un matemático suizo, explicó cómo la presión de un fluido en movimiento (líquido o gas) varía con la velocidad del---------------.
Fuego
Movimiento
Carro
Ventilador
"cuando la velocidad de un fluido en movimiento (liquido o gas) se incrementa, la presión dentro del líquido disminuye."
HACE REFERENCIA AL TEOREMA DE
Este principio explica lo que sucede cuando el aire pasa por la parte superior curvada del ala de un avión.
NOS REFERIMOS AL PRINCIPIO DE
deben su funcionamiento al teorema de Bernoulli. Su mecanismo inyecta aire comprimido, aumentando la presión dentro del recipiente у emergiendo a través de la boquilla.
Los pulverizadores de pintura
Una aplicación práctica del Principio de Bernoulli es el tubo
de escape
de presión
de Pitot
de Venturi
El el el tubo ---------- tiene una entrada de aire que se reduce en una garganta (punto de constricción) y una sección de salida que aumenta diámetro hacia la parte posterior.
El diámetro de la salida es mismo que el de entrada. En la garganta, el flujo de aire se acelera y disminuye la ------------
que sucede en la garganta del tubo venturi
En el estudio de la física y la mecánica de fluidos se refiera a
La Capa Limite efectos de fricción
una capa ------------ es aquella capa de fluido en las inmediaciones de una superficie límite.
Limite
En relación con una aeronave, la capa----------------- es la parte del flujo de aire más cercana a la superficie de la aeronave.
En el diseño de aviones de alto rendimiento, se presta considerable atención al control del comportamiento de la capa --------- para minimizar el arrastre por presión y el arrastre por fricción superfícial.
¿Cómo afecta la viscosidad del aire al movimiento de las partículas en la superficie de un objeto?
La viscosidad del aire genera resistencia al flujo sobre una superficie, reduciendo las velocidades locales.
¿Cómo se comportan las partículas de aire a medida que se alejan de la superficie de un objeto?
Las partículas de aire experimentan un retardo sucesivamente menor a medida que se alejan de la superficie.
¿Qué es la capa límite y qué la caracteriza?
La capa límite es la capa de aire sobre la superficie de un objeto que muestra un retraso local del flujo de aire debido a la viscosidad.
El flujo inicial sobre una superficie lisa da evidencia de una cара límite muy delgada y el flujo ocurre en laminaciones suaves. El flujo de la capa límite cerca del borde de ataque es similar a capas о laminaciones de aire que se deslizan suavemente unas sobre otras. El término para este tipo de flujo es capa límite "------------", como se mencionó anteriormente.
Este flujo ------------ suave existe sin que las partículas de aire se muevan desde una elevación determinada sobre la superficie.
¿Cómo evoluciona la capa límite laminar a medida que el flujo regresa desde el borde de ataque?
A medida que el flujo avanza desde el borde de ataque, las fuerzas de fricción en la capa límite disipan la energía de la corriente de aire, lo que provoca un aumento progresivo del espesor de la capa límite laminar.
¿Qué ocurre en la capa límite laminar antes de convertirse en turbulenta?
En la capa límite laminar se produce una ondulación que se vuelve progresivamente más grande y pronunciada. Este crecimiento de la ondulación altera el flujo laminar suave, lo que finalmente provoca su transición a un flujo turbulento.
¿Cómo se puede observar un fenómeno similar a la transición de la capa límite laminar en la vida cotidiana?
Un ejemplo cotidiano de esta transición se puede ver en el humo de un cigarrillo en aire calmado. Inicialmente, la cinta de humo es suave y laminar, pero con el tiempo desarrolla ondulaciones definidas que la llevan a un patrón de flujo turbulento aleatorio.
¿Cómo se comporta la capa límite turbulenta después de la transición desde la capa límite laminar?
Tras la transición, la capa límite turbulenta se espesa y crece a un ritmo más rápido. Aunque presenta flujo turbulento a pequeña escala, este no debe confundirse con la turbulencia a gran escala causada por la separación del flujo de aire.
¿Qué efecto tiene el flujo en la capa límite turbulenta sobre las partículas de aire?
El flujo turbulento aumenta la agitación y mezcla
En la capa límite turbulenta, las partículas de aire pueden viajar entre diferentes capas, lo que permite un intercambio de energía dentro del flujo.
¿Cómo influye la capa límite turbulenta en la eliminación de películas de escarcha, agua y aceite?
La capa límite turbulenta transfiere calor más eficientemente que la capa límite laminar. Como resultado, las películas de escarcha, agua y aceite se eliminan más rápidamente en el área detrás del punto de transición, ya que la mayor transferencia de calor acelera su disipación.
¿Cómo se puede identificar acústicamente una capa límite laminar
Conectando una pequeña sonda a un estetoscopio y colocándola en varios puntos sobre una superficie, es posible escuchar un "silbido" bajo en la zona laminar
Cómo se puede identificar acústicamente una capa turbulenta?
Conectando una pequeña sonda a un estetoscopio y colocándola en varios puntos sobre una superficie, es posible escuchar un "crujido" agudo en la zona turbulenta
¿Cómo difiere el perfil de velocidad de la capa límite turbulenta respecto al perfil laminar?
El perfil de velocidad de la capa límite turbulenta muestra un cambio inicial de velocidad mucho más pronunciado que el perfil laminar. Sin embargo, se requiere una mayor altura o espesor de la capa límite para que la velocidad alcance la de la corriente libre.
¿Cómo se comporta la capa límite turbulenta en comparación con la capa límite laminar en términos de velocidad y energía?
La capa límite turbulenta presenta un perfil de velocidad más completo, con velocidades locales más altas inmediatamente adyacentes a la superficie. Además, posee una mayor energía cinética en el flujo de aire cercano a la superficie.
¿Por qué la capa límite laminar tiene una menor resistencia por fricción en la superficie?
La capa límite laminar muestra un cambio de velocidad menos rápido con la distancia sobre la superficie. Dado que el esfuerzo cortante es proporcional al gradiente de velocidad, el menor gradiente de velocidad de la capa límite laminar indica una menor resistencia por fricción.
¿Por qué la fricción superficial laminar es menor que la del flujo turbulento?
La fricción superficial laminar es aproximadamente un tercio de la del flujo turbulento porque el esfuerzo cortante en la capa límite laminar es menor debido a su gradiente de velocidad más bajo.
¿Qué efecto tiene el perfil de velocidad en la capa límite turbulenta en comparación con la capa límite laminar?
En la capa límite turbulenta, el cambio inicial de velocidad es más pronunciado, pero requiere una mayor altura o espesor para alcanzar la velocidad de la corriente libre, en contraste con el perfil de la capa límite laminar
¿Qué influencia tiene la forma en planta en las propiedades aerodinámicas de un perfil?
La forma en planta del ala de un avión, proyectada sobre un plano horizontal, introduce efectos tridimensionales en el flujo, afectando la distribución de las fuerzas aerodinámicas y la generación de vórtices
¿Cómo afecta la existencia de componentes de flujo en la dirección de la envergadura a la aerodinámica?
La presencia de flujo en la dirección de la envergadura introduce efectos tridimensionales que modifican las propiedades aerodinámicas del perfil del ala, en contraste con el flujo bidimensional considerado en secciones del perfil aerodinámico.
¿Cómo se forman los vórtices en las puntas de las alas de un avión?
Los vórtices se generan debido a la diferencia de presión entre la parte superior e inferior del ala. El aire de alta presión debajo del ala se mueve hacia la baja presión sobre el ala, creando un flujo hacia afuera y alrededor de la punta del ala, formando un remolino de aire.
¿Cuál es el efecto de los vórtices en la resistencia aerodinámica?
Los vórtices generan turbulencia, lo que provoca un aumento en la resistencia inducida. A medida que la sustentación aumenta, los vórtices se intensifican, incrementando la resistencia del avión
¿Por qué la resistencia inducida aumenta con el ángulo de ataque del ala?
Al aumentar el ángulo de ataque, la diferencia de presión entre la parte superior e inferior del ala se intensifica, lo que crea vórtices más violentos y genera más turbulencia, incrementando la resistencia inducida
¿Cómo afecta la sustentación al comportamiento de los vórtices en el ala?
A medida que la sustentación aumenta, los vórtices se vuelven más grandes e intensos. Esto ocurre porque una mayor sustentación incrementa la diferencia de presión, lo que amplifica el movimiento del aire alrededor de la punta del ala.
¿Cómo se compara un vórtice de punta de ala con un vórtice en el borde de fuga del ala?
Ambos vórtices se originan por la diferencia de presión y el derrame de aire. Sin embargo, el vórtice de punta de ala se forma en los extremos del ala, mientras que el vórtice de borde de fuga ocurre en la parte interior del ala, cerca del borde de salida
¿Cuál es la relación entre la turbulencia y la resistencia inducida en el flujo de aire sobre el ala?
La turbulencia generada por los vórtices incrementa la resistencia inducida, lo que afecta la eficiencia aerodinámica del avión. A mayor turbulencia, mayor resistencia, lo que puede requerir más potencia para mantener el rendimiento del vuelo
La ---------------- de un ala es la anchura del ala desde el vértice del borde de ataque hasta el borde de fuga. vértice del borde de ataque hasta el borde de salida.
Cuerda
Una --------- de cuerda es una ------------ que representa la cuerda que se extiende por delante de del borde de ataque. Se utiliza como referencia angular de la cuerda.
Linea-----------Linea
La cuerda ----------- es el área del ala dividida por la envergadura. dividida por la envergadura del ala.
media
La cuerda -------------- media es la distancia media entre el borde de ataque y el borde de salida del ala.
Aerodinamica
(MAC) que es
Mean aerodynamic chord
El ángulo agudo que forma la cuerda alar con el eje longitudinal de la aeronave se denomina ángulo de --------------- o ángulo de ajuste del ala.
Insidencia
En la mayoría de los casos, el ángulo de ------------- es un ángulo fijo e integrado. fijo.
insidencia
Cuando el borde de ataque del ala es más alto que el borde de fuga, se dice que el ángulo de incidencia es-------------.
El ángulo de incidencia es ------------ cuando el borde de ataque está más bajo que el borde de salida del ala.
negativo
Cuando un ala se retuerce hacia abajo en la punta de modo que el ángulo de incidencia sea menor en la punta del ala que en la raíz, se denomina
washout.
Si el ala se retuerce en la dirección opuesta de modo que el ángulo de incidencia en la punta del ala es mayor que en la raíz del ala, se denomina
La comba de un ala es la ----------- de la superficie superior del ala.
Dado que un perfil ---------------- es una superficie diseñada para obtener sustentación del aire a través del cual se desplaza, puede afirmarse que cualquier parte de la aeronave que convierta la resistencia del aire en sustentación es un perfil------------------.
aerodinámico--------------aerodinamico
El perfil de un ala convencional es un excelente ejemplo de perfil --------------------.
según el principio de ---------------, significa una correspondiente disminución de la presión en la superficie superior. Así pues, se crea un diferencial de presión entre las superficies superior e inferior del ala, que obliga a ésta a ascender en la dirección de la presión inferior.
La turbulencia y la fricción superficial están controladas principalmente por el ------------------, que se define como la relación entre la cuerda del perfil y su grosor máximo.
fineness ratio,
Los -------- hacen que un ala ordinaria se aproxime a esta esta misma condición aumentando la caída superior y creando una caída inferior negativa. creando un camber inferior negativo.
flaps
También se sabe que cuanto mayor es la envergadura, en comparación con la cuerda, mayor es la sustentación obtenida. Esta comparación se denomina ------------------. Cuanto mayor sea la relación de aspecto, mayor la sustentación.
es la disminución del ángulo de ataque (o torsión) incorporado en las alas desde la raíz hasta las puntas. El propósito del lavado es que la raíz del ala tenga un ángulo de ataque mayor que la punta, lo que provoca que la raíz entre en pérdida antes que la punta (ver figura). Esto permite al piloto mantener un mayor control de la aeronave durante una entrada en pérdida.
Alabeo negativo:
es particularmente importante si el avión tiene alas barridas. Cuando las alas barridas entran en pérdida, el centro de presión del ala se desplaza hacia delante y hacia el interior, hacia la raíz, debido al flujo de aire a lo largo de la envergadura.
Alabeo Negativo:
sería lo contrario de alabeo negativo dando un mayor ángulo de ataque a las puntas que a la raíz del ala. Esto no sería deseable y no se utiliza en los aviones.
Hay cuatro fuerzas que actúan sobre un avión en vuelo:
empuje, peso, sustentación y resistencia.
la fuerza que mueve la aeronave hacia adelante. El empuje es la fuerza de avance producida por el motor que supera la fuerza de resistencia.
es una fuerza mecánica, por lo que el sistema de propulsión debe estar en contacto fisico con un fluido de trabajo para producir empuje.
el empuje
se utiliza para vencer la resistencia aerodinámica de un avión y para vencer el peso de un cohete.
es la fuerza de gravedad que actúa sobre el avión. El peso es la fuerza de gravedad que actúa hacia abajo sobre todo lo que va en el avión, como el propio avión, la tripulación, el combustible y la carga.
El peso
es la fuerza que empuja la aeronave hacia arriba. La sustentación actúa verticalmente y contrarresta los efectos del peso.
la fuerza que ejerce una acción de frenado para mantener la aeronave hacia atrás. El arrastre es una fuerza disuasoria hacia atrás y es causada por la interrupción del flujo de aire por las alas, el fuselaje y los objetos que sobresalen.
