Manual de Aerodinámica de Falco Escuela de Aviación: Principios y Controles

FALCO ESCUELA DE AVIACIÓN

FALCO ESCUELA DE AVIACIÓN MANUAL DE AERODINAMICA Rio Santiago #84 Piso 4 Col. España C.P. 78378 Email: administracion@efalco.com San Luis Potosí Tel 4441006889FALCO ESCUELA DE AVIACIÓN Rio Santiago #84 Piso 4 Col. España C.P. 78378 Email: administracion@efalco.com San Luis Potosí Tel 4441006889FALCO ESCUELA DE AVIACIÓN Rio Santiago #84 Piso 4 Col. España C.P. 78378 Email: administracion@efalco.com San Luis Potosí Tel 4441006889FALCO ESCUELA DE AVIACIÓN

Aerodinámica

La aerodinámica es la parte de la física, que trata los efectos producidos por la acción del aire (atmósfera) sobre un cuerpo (avión).

Atmósfera

Es la capa gaseosa que envuelve a la tierra y que se compone de una mezcla de Nitrógeno, Oxigeno y Gases Raros en una proporción constante de 78%, 21% Y 1%, como elementos variables el Bióxido de Carbono y la Humedad. Oxígeno 20,946% Nitrógeno 78,084% Para su estudio, la atmósfera se divide en varias capas en las que se considera como factor principal la variación de la temperatura. De las capas de la atmósfera la más importante es la troposfera ya que en ella se realiza la mayor parte de los vuelos y debido a la concentración de humedad, también ocurre la mayor parte de los fenómenos meteorológicos.

Capas de la atmósfera terrestre

THE EARTH'S ATMOSPHERE EXOSPHERE >700 TO 190,000 KM EXOBASE >700 TO 1,000 KM THERMOSPHERE 80 TO 700 KM KARMAN LINE 100 KM MESOSPHERE 50 TO 80 KM STRATOSPHERE 12 TO 50 KM OZON LAYER 20 TO 30 KM TROPOSPHERE 0 TO 12 KM Rio Santiago #84 Piso 4 Col. España C.P. 78378 San Luis Potosí Email: administracion@efalco.com Tel 4441006889FALCO ESCUELA DE AVIACIÓN

Atmósfera Estándar

Ya que la atmósfera real está en un constante cambio no se puede considerar un mismo valor para una deter-mina-da situación, lo que ha hecho necesario establecer una serie de valores fijos pa-ra una altitud determi-nada. A estas condiciones ideales de la atmosfera se les llama Atmosfera Estándar y cuentan con los siguientes valores:

• La temperatura a nivel medio del mar (N.M.M) es de 15℃, 59ºF y tiene un gradiente de 2℃ por cada 1,000 ft.
• La aceleración de la gravedad tiene un valor de 9.80665 m/seg2
• La presión al N.M.M (Nivel Medio del Mar) es de 1013.25 mb, 29.92 in Hg, 76 cm Hg, 760 mm Hg.
• El peso específico del aire es 1.2255 kg/m3 y 76 cm Hg.
• El valor de la densidad del aire al nivel medio del mar es de 0.12497 aproximadamente 1/8 Kg masa/ m3. El aire es completamente seco, es decir la humedad relativa es de 0℃.

Grupos Principales de un Avión

El avión es un conjunto racional de elementos, que unidos entre si permiten el vuelo estable y controlado. Los grupos principales en los que se divide el avión para su estudio son los siguientes Estabilizadores Fuselaje Ala Superficies de mando y control Grupo propulsor Tren de aterrizaje

1. - GRUPO FUSELAJE
2. - GRUPO ALAS
3. - GRUPO EMPENAJE
4. - GRUPO MOTOPROPULSOR
5. - GRUPO TREN DE ATERRIZAJE Rio Santiago #84 Piso 4 Col. España C.P. 78378 Email: administracion@efalco.com San Luis Potosí Tel 4441006889FALCO ESCUELA DE AVIACIÓN

Mecánica de los Fluidos

Flujo Laminar

Cuando un Fluido tiene un movimiento continuo y uniforme en el que las partículas siguen trayectorias paralelas entre sí, debido a que los cambios de dirección son poco pronunciados, se le llama flujo laminar.

Flujo de Corriente

La trayectoria seguida por una partícula de un fluido se conoce como línea de corriente o filete fluido.

Flujo Turbulento

Si el flujo debe de seguir una trayectoria con cambios de dirección muy marcados, las líneas de corriente no pueden seguir estas trayectorias, desorganizándose y formando remolinos o turbulencias. A este flujo desorganizado se le llama flujo turbulento. FLUJO LAMINAR FLUJO TURBULENTO Rio Santiago #84 Piso 4 Col. España C.P. 78378 Email: administracion@efalco.com San Luis Potosí Tel 4441006889FALCO ESCUELA DE AVIACIÓN

Teorema de Bernoulli

Bernoulli determino que para un fluido laminar: P + q = CONSTANTE P + 1/2 V2 = CONSTANTE P = Presión Estática q = Presión Dinámica Por lo que, si se tiene un tubo en el que la sección transversal esté disminuyendo y dentro de él se tiene un flujo en movimiento. Baja presión Alta velocidad Viento relativo Perfil del Ala Baja velocidad > Alta presión La velocidad del flujo se está incrementando La presión dinámica se está incrementando La presión estática está disminuyendo La suma de la presión estática y la presión dinámica permanece constante.

Presión Estática

Por presión estática se entiende como la presión "quieta" de la atmósfera. De manera que cuando el aire está en reposo el valor de la presión estática es igual a la presión atmosférica y conforme el aire va tomando vel-ocidad la presión estática va disminuyendo.

Presión Dinámica

También se conoce como presión de impacto debido a que es la presión por el choque de las partículas del fluido; depende de la densidad y la velocidad del mismo. Rio Santiago #84 Piso 4 Col. España C.P. 78378 Email: administracion@efalco.com San Luis Potosí Tel 4441006889TUBO VENTURI FALCO ESCUELA DE AVIACIÓN

Tubo Venturi

El tubo de Venturi es un tubo de sección variable en el que se indica la variación de la presión estática al estar variando la sección del tubo. Si en la sección "A" del tubo se tiene un gasto de fluido determinado a una velocidad específica, en la sección "B" que es más reducida, se debe tener mayor velocidad para mantener el mismo gasto, lo que hace que el fluido tenga menor presión estática en esa sección.

Sistema Pitot-Estático

Este sistema sirve para medir la velocidad del flujo por medio de la diferencia de presiones. En una forma paralela del flujo, se mide la presión total y perpendicular al mismo flujo se mide la presión estática (p), dán-donos como diferencia de estas dos presiones la presión dinámica (q). Por medio de la presión dinámica se obtiene la velocidad del flujo. Velocímetro Variómetro Altímetro 2 9 Aire Impacto Toma Estática Sistema Pitot ON OFF

Fuerzas y Momentos que Actúan sobre un Avión

Un avión es un cuerpo tridimensional que se mueve en el espacio alrededor de tres ejes: Lateral, Longitudinal y Vertical. Por tanto posee tres grados de libertad, siendo conveniente en el estudio de la aerodinámica del avión, el análisis de sus movimientos alrededor de cada uno de los ejes mencionados. San Luis Potosí jel 4441006889 Rio Santiago #84 Piso 4 Col. España C.P. 78378 Email: administracion@efalco.comFALCO ESCUELA DE AVIACIÓN

Eje Longitudinal

Es el eje imaginario que va desde la nariz hasta el empenaje del avión. El movimiento alrededor de este eje (levantar un ala bajando la otra) se denomina alabeo (en inglés "roll"). También se le denomina eje de alabeo, nombre que parece más lógico pues cuando se hace referencia a la estabilidad sobre este eje, es menos confuso hablar de estabilidad de alabeo que de estabilidad "transversal"

Eje Transversal o Lateral

Eje imaginario que va desde el extremo de un ala al extremo de la otra. El movimiento alrededor de este eje (nariz arriba o nariz abajo) se denomina cabeceo ("pitch" en inglés). También denominado eje de cabeceo, por las mismas razones que en el caso anterior.

Eje Vertical

Eje imaginario que atraviesa el centro del avión. El movimiento en torno a este eje (morro virando a la izquier-da o la derecha) se llama guiñada ("yaw" en inglés). Denominado igualmente eje de guiñada. Guiñada Cabeceo Alabeo Rio Santiago #84 Piso 4 Col. España C.P. 78378 Email: administracion@efalco.com San Luis Potosí Tel 4441006889FUERZAS QUE ACTUAN SOBRE UN AVION FALCO ESCUELA DE AVIACIÓN

Fuerzas que Actúan sobre un Avión

Las resultantes de las diferentes fuerzas que actúan sobre una aeronave, en vuelo recto y nivelado son: Sustentación Resistencia Tracción .... .. ANCE Peso W = Peso T = Tracción L = Levantamiento D = Resistencia al Avance

Peso

Se refiere al peso total del avión, ya que esta es la fuerza activa a la que está sujeta un cuerpo, debido a la atracción terrestre. El peso siempre actúa en dirección hacia el centro de la tierra. Debido al gran radio de la esfera terrestre el peso de un cuerpo se considera vertical para cualquier plano que se encuentra sobre la superficie terrestre. Peso Peso Peso Rio Santiago #84 Piso 4 - Col. España - .P. 78378 San Luis Potosí 006 Email: administracion@efalco.comFALCO ESCUELA DE AVIACIÓN

Centro de Gravedad

Centro de gravedad de un cuerpo, es el punto en donde se considera con-centrado su peso. Si el cuerpo libremente se cuelga de su centro de gravedad podré adoptar cualquier posición, pero si se cuelga de un punto que no sea su centro de gravedad, giraré alrededor del punto de sujeción hasta lograr que el centro de gravedad quede abajo y sobre la línea vertical que pasa por el punto de sujeción. Centro de gravedad mangalvuelo.com

Tracción

Es la fuerza necesaria sobre el avión para que pueda desplazarse dentro del aire venciendo la resistencia al avance, a la velocidad requerida. La fuerza de Tracción se obtiene por la energía proporcionada por una plan-ta motriz que puede ser principalmente:

• Motor de embolo y hélice
• Turborreactor y hélice
• Turborreactor En los tres casos la Tracción (T) = m *a. A esto es igual al producto de la masa de aire por la aceleración de esta misma. Ya sea para avión de motor-hélice o de turborreactor, es posible conocer el valor de la tracción, en cualquier situación, a través de los valores de los elementos citados. La tracción es la reacción que se obtiene al soplo de la hélice de los aviones provistos de estos medios y por la reacción de la salida de gases calientes de los motores de combustión continua (turborreactor) por una componente del propio peso del avión, que actúa paralelamente a la trayectoria, en los planeadores (glider) o en aviones en condiciones de planeo, en que no existe otra fuerza que proporcione la tracción necesaria para hacer posible el vuelo. Es la fuerza que se opone al movimiento del avión. Es la fuerza que debe de ser equilibrada por la fuerza de tracción Rio Santiago #84 Piso 4 Col. España C.P. 78378 Email: administracion@efalco.com San Luis Potosí Tel 4441006889FALCO ESCUELA DE AVIACIÓN

Levantamiento

El levantamiento es la fuerza aerodinámica originada en las alas. Por ser muy pequeño el levantamiento pro-ducido por el fuselaje y empenaje se desprecia su valor. El levantamiento es una de las dos fuerzas en que se descompone la fuerza resultante total aerodinámica. La otra componente es la resistencia al avance del ala. L R 1 1 Da Vr = Viento Relativo Resultante total aerodinámico L = Levantamiento Da = Resistencia al avance del ala La fuerza que hace posible el vuelo, llamada levantamiento o sustentación, se debe a la diferencia de pre-siones que actúa sobre las alas del avión, producida por su movimiento en el seno del aire. Para conocer y analizar el origen del levantamiento se necesitan las siguientes definiciones. Rio Santiago #84 Piso 4 Col. España C.P. 78378 Email: administracion@efalco.com San Luis Potosí Tel 4441006889