pequeño diccionario de términos aeronáuticos...el centro de presiones no es un punto fijo, sino...
TRANSCRIPT
Pequeño diccionario de términos aeronáuticos .............................................................................................................................................................1A...........................................................................................................................................................2
Aerofrenos.......................................................................................................................................2Aeromodelo entrenador...................................................................................................................2Alargamiento....................................................................................................................................3Alerón..............................................................................................................................................4Ángulo de ataque.............................................................................................................................4Ángulo de incidencia.......................................................................................................................4Ángulo de planeo y fineza...............................................................................................................4
B...........................................................................................................................................................6Borde de ataque...............................................................................................................................6Borde de salida.................................................................................................................................6
C...........................................................................................................................................................7Características geométricas de un perfil aerodinámico...................................................................7Carga Alar........................................................................................................................................8Centro de presiones de un perfil......................................................................................................9Coeficiente de planeo.......................................................................................................................9Coeficientes de un perfil..................................................................................................................9Costillas de un ala............................................................................................................................9Cuadernas.......................................................................................................................................10Cuaderna parallamas......................................................................................................................10Cuerda............................................................................................................................................10Curvatura de un perfil....................................................................................................................10
D.........................................................................................................................................................11Deflexión de la corriente de aire libre al pasar por el ala..............................................................11Deriva.............................................................................................................................................11Diedro alar.....................................................................................................................................12
E..........................................................................................................................................................13Envergadura alar............................................................................................................................13Espesor de un perfil.......................................................................................................................13Estabilizador..................................................................................................................................13Extradós.........................................................................................................................................13
F..........................................................................................................................................................14Factor de carga...............................................................................................................................14Factor de corrección para superficies aerodinámicas imperfectas.................................................14Falsos momentos de cola y morro.................................................................................................15Flaps...............................................................................................................................................15Fuselaje..........................................................................................................................................15
H.........................................................................................................................................................16Hélice. Características...................................................................................................................16
I...........................................................................................................................................................17Intradós..........................................................................................................................................17
M.........................................................................................................................................................18Marginales alares...........................................................................................................................18Momento de cola...........................................................................................................................18Momento de morro........................................................................................................................18
O.........................................................................................................................................................19Orejuelas de un ala.........................................................................................................................19
P..........................................................................................................................................................20Partes de una aeronave...................................................................................................................20Perfiles alares. Tipos......................................................................................................................22Polares de un perfil........................................................................................................................23
R.........................................................................................................................................................24Regímenes de vuelo.......................................................................................................................24Resistencia inducida......................................................................................................................24Resistencia Parásita........................................................................................................................25
S..........................................................................................................................................................27Sustentación. Factores...................................................................................................................27
T..........................................................................................................................................................29Timón de dirección........................................................................................................................29Timón de profundidad....................................................................................................................29Tren de aterrizaje. Tipos................................................................................................................29
V.........................................................................................................................................................31Velocidad de pérdida. Factores......................................................................................................31Viga maestra..................................................................................................................................32Volumen del estabilizador..............................................................................................................32
A
Aerofrenos
Los aerofrenos son unos órganos que aparecen en el perfil del ala y tienen por misióndistorsionar la forma de éste para conseguir que la sustentación total disminuya.
Generalmente son unas placas que se accionan a voluntad y aparecen sobre el extradós delala, en la zona de espesor máximo del perfil y perpendiculares a la cuerda.
Los aerofrenos tienen por misión “romper” la corriente de aire que se adapta a la forma delperfil, provocando la ineficacia de éste en términos de sustentación.
Los aerofrenos imprimen un aumento de la pendiente de descenso para aterrizar.
Aeromodelo entrenador
Llamamos entrenador a todo aeromodelo en el que prima la estabilidad frente a lamaniobravilidad.
Generalmente son modelos de perfil plano y ala alta, con motor de pequeña cilindrada yvuelo lento y suave.
Características peculiares y respetadas generalmente son un alargamiento comprendido entre6 y 7 y un volumen del estabilizador de 0,7 o mayor.
Los aeromodelos entrenadores no se dotan de alerones y portan un fuerte diedro alar.
Son modelos destinados a los principiantes, en los que prima la facilidad de construcción yde manejo, y en los que no se disponen grandes “alardes” aerodinámicos.
Alargamiento
Es el número que se obtiene dividiendo la envergadura de un ala por la cuerda media.Cuanto mayor es el valor del alargamiento, menor será el valor de la resistencia inducida del ala.
Un aumento en el alargamiento conlleva, así mismo, un aumento de la envergadura conrelación a la cuerda media, por lo que a mayor a alargamiento se obtienen estructuras más pesadas.
El dotar a las alas de grandes alargamientos está limitado por las dificultades deconstrucción.
Alerón
Ver “partes de una aeronave”
Ángulo de ataque
Es el ángulo agudo formado entre la dirección de la corriente libre de aire y la cuerda de unperfil.
El ángulo de ataque tiene una gran importancia, puesto que de él dependen directamente lasustentación y la resistencia del ala. Mientras mayor es el ángulo de ataque también lo son lasustentación y la resistencia.
No podemos, sin embargo, aumentar indefinidamente la sustentación de un perfilaumentando su ángulo de ataque solamente, pues existe un cierto ángulo a partir del cual se pasabruscamente de tener la sustentación máxima a experimentar un descenso brusco de esta. Este puntocrítico corresponde a la condición de pérdida del perfil.
Ángulo de incidencia
Es el ángulo formado entre el eje de referencia del avión (eje horizontal que sirve dereferencia para el cálculo y diseño del modelo) y el eje de referencia de cualquiera de loscomponentes de dicho avión.
Como eje de referencia suele tomarse el marcado por la cuerda del estabilizador o bien elque indica el eje de la hélice. Este eje no tiene por qué coincidir con la dirección de la corriente deaire libre.
Podemos hablar de esta forma de incidencia del ala, del estabilizador, del motor, etc.
Cuando el eje de referencia del avión coincide con la dirección de la corriente de aire libre(es paralelo a ella) el ángulo de ataque y el de incidencia del ala serán el mismo. Cabe indicar queaunque lo anterior no ocurra, al aumentar el ángulo de incidencia del ala, aumentará su sustentacióny disminuirá esta cuando disminuya el primero. Este efecto es análogo al ocurrido con el ángulo deataque. Es por esto que ambos términos (ángulo de ataque y de incidencia) suelen usarseindistintamente cuando nos referimos a una superficie aerodinámica.
Ángulo de planeo y fineza
Llamamos ángulo de planeo al formado entre la horizontal (que se asimila al suelo) y la línea de descenso que sigue el avión cuando no actúa sobre él ningún componente que lo propulse en forma suficiente como para igualar la fuerza motivada por su peso con la originada por la sustentación ni la fuerza originada por la resistencia aerodinámica con la que se consigue por la tracción.
Como factor comparativo de las cualidades de vuelo de un modelo con respecto a otros se expresa cuando la propulsión es nula y en forma de coeficiente.
El coeficiente mencionado es el coeficiente de planeo o “fineza” y se expresa por:
fineza=sustentaciónresistencia
β=arctgresistencia
sustentación= arctg
1fineza
Cabe distinguir entre el ángulo de planeo y la fineza de una superficie aerodinámica y los deun avión completo, que no serán iguales, pues aunque despreciemos la posible sustentación delestabilizador, con lo que la sustentación sería la misma en ambos casos, la resistencia del avióncompleto siempre será mayor que la del ala por sí sola, con lo que tendremos una menor fineza ypor tanto un mayor ángulo de planeo.
La fineza expresa los metros que puede planear un ala (si solo estudiamos las característicasde un determinado perfil alar) o un avión (si estudiamos la “bondad” en vuelo de este) sis estos (alao avión completo) se sueltan a un metro de altura.
B
Borde de ataque
Ver “características geométricas de un perfil”
Borde de salida
Ver “características geométricas de un perfil”
C
Características geométricas de un perfil aerodinámico
Explicaremos la nomenclatura relacionada con los perfiles aerodinámicos partiendo delsiguiente esquema:
Borde de ataque
Es el lugar geométrico de los puntos de las diferentes secciones de una superficieaerodinámica donde la corriente de aire incide en primer lugar sobre el perfil aerodinámico.
Borde de salida
Es el lugar geométrico de los puntos de las secciones de una superficie aerodinámica dondela corriente de aire, que ha atravesado todo el perfil, pierde el contacto con este.
Extradós
Es la línea curva situada por encima de la línea de curvatura media y que da forma al perfildel ala por arriba.
Intradós
Es la línea curva situada por debajo de la línea de curvatura media y que da forma al perfilalar por abajo.
Extradós e intradós se cortan en el borde de ataque y el de salida.
Línea de cuerda
Es una línea recta que une el borde de ataque con el de salida.
Cuerda
Es la longitud de la línea de cuerda. Todas las dimensiones de los perfiles aerodinámicos semiden en tanto por ciento de cuerda.
Línea de curvatura media
Es una línea que se consigue uniendo los puntos medios de los segmentos perpendiculares ala línea de cuerda y delimitados por el extradós y el intradós.
Curvatura máxima
Es la distancia máxima, medida perpendicularmente a la cuerda, que existe entre la línea decurvatura media y la de cuerda.
Espesor máximo
Es la distancia máxima medida perpendicular a la cuerda, que existe entre el extradós y elintradós.
Tanto el valor de la curvatura y espesor máximo como su posición respecto al borde deataque se expresan como tanto por ciento de la cuerda.
Así, por ejemplo, un espesor del 14% al 30% nos indica que el espesor máximo tiene unvalor del 14% de la cuerda y se sitúa en el 30% de la cuerda medido desde el borde de ataque.
La posición y el valor del espesor y la curvatura máximos son determinantes de muchas delas características de un determinado perfil. Así cabe mencionar como más destacado:
– A mayor espesor mayor es la sustentación que se genera– A mayor curvatura mayor es la sustentación generada– Los perfiles con curvatura generan sustentación incluso para valores de ángulo de ataque
negativo– El ángulo de entrada en pérdida es mayor para los perfiles con gran espesor– El ángulo de entrada en pérdida es menor para los perfiles con gran curvatura.
Carga Alar
Es la relación que existe entre el peso del modelo y su superficie alar.
Generalmente se expresa en gr /dm2
Así:
C=Pesoen gr
Superficie alar en dm2=gr /dm2
Cuanto menor es la carga de un modelo también lo será su ángulo de planeo.
La carga alar es un concepto muy a tener en cuenta en aeromodelismo, no tanto en aviación
tripulada donde, generalmente, ni se menciona.
La razón de esta última consideración es la siguiente:
Los aeromodelos, por regla general, utilizan perfiles que, por las propias características develocidad y tamaño, se encuentran trabajando a números de Reynolds bajos, bastante más inferioresque los Reynolds críticos, por lo que sus rendimientos son malos. Es, por tanto, de vital importanciamantener los modelos dentro de unos pesos, y por ende cargas, bastante bajas, pues de esta forma senecesitan perfiles de menor espesor y ángulos de ataque más pequeños, con lo que se asegura que lacorriente de aire se mantendrá adherida al perfil y no se producirá un desprendimiento prematuro deésta.
Cuando sobrepasamos el Reynolds crítico el rendimiento de los perfíles aumentaconsiderablemente.
Centro de presiones de un perfil
Es el punto del perfil donde se considera que actúa la reacción aerodinámica.
Es el punto de la cuerda donde actúan la sustentación y la resistencia al avance.
El centro de presiones no es un punto fijo, sino que varía con el ángulo de ataque. Si elángulo de ataque es muy pequeño se encuentra próximo al borde de salida, y se mueve hacia elborde de ataque conforme aumenta este ángulo.
Para ángulos de ataque más elevados el centro de presiones se encuentra situado cercano alprimer tercio de cuerda contado desde el borde de ataque.
Coeficiente de planeo
Ver “Angulo de planeo y fineza”
Coeficientes de un perfil
Hablaremos aquí de dos coeficientes:
– C L o coeficiente se sustentación
– C D o coeficiente de resistencia
Ambos coeficientes se miden experimentalmente para cada perfil, y los encontramostabulados mediante gráficas.
Los coeficientes mencionados varían con el ángulo de ataque, con el número de Reynolds ycon el alargamiento alar.
Podemos encontrar dos tipos de gráficas en las que se expresan estos coeficientes:
– Gráficas separadas para C L y C D , donde cada coeficiente tiene su curva propia que
varía en relación al ángulo de ataque– Gráfica conjunta, donde en ordenadas y abcisas se disponen respectivamente los valores de
C L y C D y en la curva se intercalan los valores del ángulo de ataque. A este tipo degráfica se le llama “ Polar de un perfil”.
Los dos tipos de gráficas aludidos se dan para un número de Reynolds y un alargamientodeterminados, que se corresponden con los usados experimentalmente en el ensayo en el túnel delviento de nuestro perfil particular.
Costillas de un ala
Las costillas son los componentes de la estructura del ala que tienen por misión dotar a éstacon el perfil aerodinámico que se pretende usar; a este fin reproducen el perímetro del perfildeseado a la escala deseada.
En cuanto a su construcción, podemos encontrar dos tipos de costillas:
– Costillas de una pieza, que pueden ser de contrachapado o madera de balsa y que puedenestar aligeradas en su interior
– Costillas compuestas o estructuradas, que se fabrican con listones de madera arqueados paraconseguir el perfil deseado.
No se hace mención a las costillas de los aviones comerciales modernos, que se fabrican enaluminio.
Cuadernas
Son los componentes de la estructura del fuselaje que dan la forma deseada a éste y sirvende soporte a los demás elementos estructurales.
Cuaderna parallamas
Es la primera cuaderna del fuselaje, en ella se encuentran los anclajes de la bancada delmotor.
Esta cuaderna suele ser de mayor entidad (mayor resistencia) que el resto de las cuadernasdel fuselaje.
En aeromodelismo y construcción amateur se construye en contrachapado de buena calidad.
Cuerda
Ver “características geométricas de los perfiles”
Curvatura de un perfil
Ver “características geométricas de los perfiles”
D
Deflexión de la corriente de aire libre al pasar por el ala
Al pasar la corriente de aire por el ala, se produce una modificación en la dirección de dichacorriente. A esta deflexión se la denomina como Σ.
En un ala aparecen una serie de torbellinos motivados por la propia sustentación de ésta (ver“Resistencia Inducida”).
Los torbellinos mencionados crean una deflexión en la corriente de aire libre. Esta mismadeflexión es la que provoca la aparición de la sustentación; el cuerpo imprime a la masa de aire unavelocidad descendente, acelerándola en este sentido, y experimenta, por esta razón, una reacciónhacia arriba (sustentación).
Si llamamos W a la componente de velocidad de la corriente hacia abajo en el centro depresiones, podemos comprobar que una vez pasada el ala, la velocidad de la corriente queda como2W (esto es un hecho experimental).
La deflexión provoca que el ángulo formado entre la cuerda y la corriente relativa no sea elmismo que forma con la corriente libre (dirección de vuelo). La variación sufrida es la deflexiónprovocada, Σ.
La deflexión puede calcularse por la expresión:
Σ= (18,24 C L
Alargamiento)
1e
(grados)
Donde C L es el coeficiente de sustentación del ala y e es un valor llamado factor deeficiencia, que depende de la forma y disposición del ala.
Nota: también es frecuente encontrar la expresión de Σ como:
Σ = C L
Π AK (radianes)
Donde a K= 1e
se le llama “factor de eficiencia”.
Normalmente K= 1,2 a 1,4
Deriva
Ver “Partes de una aeronave”
Diedro alar
Es el ángulo formado entre el eje transversal del avión y la viga maestra del ala.
El diedro alar es uno de los principales responsables de la estabilidad lateral del avión.Cuando, por cualquier causa, el avión se inclina y una de las semialas se encuentra más baja
que la otra, si este ala tiene diedro, la proyección sobre la horizontal de la semiala más baja serámayor que la de la más elevada y, por tanto, también lo será su sustentación, con lo que se obligaráal modelo a mantener su posición inicial para compensar la diferencia de sustentación de cadasemiala.
E
Envergadura alar
Llamamos envergadura alar a la distancia que existe entre los marginales (extremos) de unala.
La envergadura alar, o simplemente envergadura, es junto con la longitud del fuselaje, osimplemente longitud, una de las cotas principales de un avión.
Siempre que se nombra una dimensión con la palabra “envergadura” nos estaremosrefiriendo a la longitud de una superficie aerodinámica, así podemos hablar de envergadura de unala o envergadura de un estabilizador, pero no nos referiremos a envergadura del fuselaje que, comosabemos, se llama “longitud” simplemente.
Espesor de un perfil
Ver “Características geométricas de los perfiles”
Estabilizador
Ver “Partes de una aeronave”
Extradós
Ver “Características geométricas de los perfiles”
F
Factor de carga
Llamamos factor de carga a la relación que existe entre la sustentación que puede sernecesaria en un momento dado, o que pueda crearse por cualquier motivo, y el peso del avión.
El factor de carga podemos encontrarlo con la notación n o la más conocida de G.
Así:
n ó G = LW
Donde L es la sustentación y W el peso.
Podemos distinguir entre: – Factores de carga de maniobra– Factores de carga de ráfagas
Los factores de carga causados por una maniobra aparecen cuando el avión gira y apareceuna fuerza centrífuga. Están limitados por la capacidad estructural de la aeronave.
Cuando un avión entra en viraje encontramos el siguiente reparto de esfuerzos:
Φ es el ángulo de inclinación en el viraje.
G = LW
= 1
cos(Φ); G⩾1
Es importante saber que a mayor factor de carga también será mayor la velocidad depérdida.
Los factores de carga provocados por ráfagas son siempre de menor entidad que los quepueden aparecer por maniobra.
Al encontrar el avión una ráfaga se producirá un aumento de la sustentación, bien porqueprovoque un aumento del ángulo de ataque (ráfagas verticales), bien porque la velocidad del vientorelativo aumente (ráfagas horizontales), o por combinación de ambos efectos.
Factor de corrección para superficies aerodinámicas imperfectas
Este factor es también llamado “factor de eficiencia”.
Ver “ Deflexión de la corriente de aire libre al pasar por el ala”.
Es un factor de corrección experimental que se deriva de la imperfección de la forma del ala,o de cualquier superficie aerodinámica.
En teoría, la superficie aerodinámica que no necesitaría factor de corrección, y que seconsidera como más perfecta (ya que la resistencia inducida que provoca es la menor posible) seríaaquella que tuviese la siguiente forma en planta:
A este ala se le llama elíptica.
Experimentalmente se comprueba que, incluso las alas que tiene la forma mencionada,necesitan de un pequeño factor de corrección para hallar valores como la resistencia inducida o elángulo de deflexión de la corriente de aire.
Falsos momentos de cola y morro
Ver “ Momento de cola” y “Momento de morro” respectivamente.
Flaps
Ver “Partes de una aeronave”.
Fuselaje
Ver “Partes de una aeronave”.
H
Hélice. Características
La hélice es un órgano que funciona de forma análoga a un ala que efectuase un movimientohelicoidal en el aire y provocase la tracción necesaria para el vuelo.
Los dos parámetros más importantes a tener en cuenta en una hélice, y que la denominan,son el diámetro y el paso. Estos parámetros se marcan en la hélice, y pueden expresarse encentímetros o en pulgadas.
El diámetro se elige de acuerdo con las revoluciones del motor, y se hace lo mayor posible,pues mientras mayor es este mejor será el rendimiento de la hélice.
En cuanto al diámetro hay que decir que debe ser tal que la velocidad lineal en la punta delas palas no exceda un tanto por ciento determinado de la velocidad del sonido. A saber:
– 80% en las hélices de aluminio– 70 a 75% en hélices de madera industriales– 65% en hélices de madera de construcción casera.
Tantos por ciento mayores provocan caídas bruscas en el rendimiento, ya que aparecenfenómenos de compresibilidad en el aire.
En cualquier caso el diámetro está limitado por cuestiones de configuración del avión(disposición del eje de la hélice, altura del tren de aterrizaje, etc.).
En cuanto al paso cabe distinguir entre paso geométrico y paso aerodinámico.
Paso geométrico de una hélice.
Es la longitud recorrida por una sección de la pala de la hélice al girar una vuelta completacon base al ángulo ángulo de ataque del perfil de ésta.
Paso aerodinámico de una hélice.
Es el paso geométrico menos una distancia originada por resbalamiento de la pala en el aire.
Cabe indicar que existen hélices cuyo paso es constante en todas las secciones de la pala, yotras en las que varía. Como norma general, y a efectos de denominación, se medirá el paso en lasección de pala situada a 7/10 del radio medidos desde el centro.
Otros parámetros notables en las hélices son su forma en planta y el perfil de sus secciones,aunque estos son menos importantes que los anteriores.
I
Intradós
Ver “ Características geométricas de los perfiles “
M
Marginales alares
Ver “Partes de una aeronave”.
Momento de cola
Es la distancia que existe entre el centro de gravedad del modelo (alrededor del 30% de lacuerda media del ala) y el centro de presiones del estabilizador (en el 25% de la cuerda media deeste si el perfil es simétrico).
En aeromodelismo, donde se comparan con frecuencia modelos con característicasgeométricas muy similares, se usa otra medida como referencia, a la que se llama “falso momentode cola” y que es la distancia más corta existente entre el borde de salida del ala y el borde deataque del estabilizador.
Momento de morro
Es la distancia existente entre el centro de gravedad del modelo (situado alrededor del 30%de la cuerda media alar) y el disco de la hélice, si esta se encuentra por delante del centro degravedad, o la porción más alejada por delante de dicho punto si la hélice se halla por detrás de él.
En aeromodelismo podemos encontrar una magnitud parecida que llamamos “falsomomento de morro”, medida desde el comienzo del fuselaje al borde de ataque del ala.
O
Orejuelas de un ala
Llamamos orejuelas en aeromodelismo a un doblez pronunciado hacia arriba de los bordesmarginales del ala.
En el momento en que se inclina el aparato, tiende a resbalar y recibe el viento de costado; laorejuela inferior es presionada hacia arriba, mientras que la superior lo es hacia abajo, creando unpar que restablece la posición inicial. Como el brazo es muy grande, la reacción es instantánea.
Como se puede comprobar las orejuelas contribuyen a la estabilidad transversal del modelo.
P
Partes de una aeronave
Ilustramos este apartado con el esquema siguiente:
Definiremos seguidamente los elementos representados
Ala
Es la superficie aerodinámica en la que se genera la mayor parte de la sustentación queafecta al modelo.
El ala es el órgano más importante del avión, pues es el que propicia la función para la queeste se concibe, volar.
A la hora de analizar un ala debemos tener en cuenta algunos factores. A saber:
– Perfil, o perfiles, aerodinámicos que porta– Forma en planta– Dimensiones principales– Disposición con respecto al fuselaje
En cuanto a los perfiles ya se ha hecho mención en los apartados dedicados a ellos. Daremos
algunas denominaciones, en cambio, relacionadas con los otros factores.
Según sea la forma en planta podemos encontrar:
– Alas rectas o rectangulares, que guardan la misma cuerda en todas sus costillas o secciones.– Alas en disminución, que tienen una cuerda mayor en la raíz (centro9 que en las puntas.
Un caso extremo de este tipo son las alas con planta rectangular, también llamadas en“delta”.
Otra característica peculiar en cuanto al ala en planta es la dotación o no de flecha.
La forma en planta del ala es importante, no solo por su relación directa con la superficiesustentadora, sino porque de la forma en planta del ala depende en gran medida la manera en que aentra en pérdida (ver “velocidad de pérdida”) el avión, así como el tiempo que se tarda en recuperardicha pérdida.
Otro factor notable es la magnitud de las dimensiones principales (cuerda media yenvergadura), pues de éstas dependen directamente características como la superficie alar y elalargamiento y, por tanto, la sustentación, la capacidad de carga y el valor de la resistencia inducida.
En cuanto a la disposición con respecto al fuselaje podemos catalogar:
1º por la forma constructiva
– Alas en voladizo– Alas arriostradas
2º por la disposición en sí
– Aviones de ala alta, en los que esta queda en la parte superior del fuselaje. Un caso especialde esta disposición son los llamados aviones con alas en parasol, en los que el ala no tienecontacto directo con el fuselaje, hallándose unida a éste por montantes.
– Aviones de ala media, en los que ésta queda aproximadamente a la altura del centro degravedad total.
– Aviones de ala baja, en los que queda en la parte inferior del fuselaje.
Fuselaje
Es aquella parte del avión que sirve de órgano de unión a todas las demás partes de éste y enel que se aloja el motor, el piloto, la carga y los pasajeros si en cada caso los hubiese.
Deriva
Es el órgano del avión que tiene por misión exclusiva mantener la estabilidad direccional(respecto del eje vertical).
Estabilizador
Es la parte de la aeronave que se encarga de mantener la estabilidad longitudinal (respecto aleje transversal).
El estabilizador compensa los momentos originados al desplazarse el centro de presiones delperfil aerodinámico del avión cuando se perturba la condición de equilibrio del vuelo horizontalnivelado.
Marginales alares
Son las porciones de ala más extremas.
Los marginales cierran el ala por los extremos.
La forma de los marginales, y el disponerlos en sí (hay aviones que no tienen marginalescomo tales) asegura una reducción de la resistencia inducida del ala.
Timón de dirección
Es el órgano móvil que se encarga de regular y corregir los movimientos alrededor del ejevertical del modelo.
Timón de profundidad
Es el órgano de mando móvil que regula y corrige los movimientos del avión alrededor de sueje transversal.
Alerones
Son los órganos de mando que corrigen y regulan los movimientos alrededor del ejelongitudinal del avión.
Flaps
Son unos dispositivos del avión encargados de aumentar la curvatura del perfil alar desde elborde de salida cuando esto sea preciso. De esta forma se consigue una disminución en la velocidadde entrada en pérdida, lo que posibilita, a igualdad de otros factores, realizar despegues y aterrizajesa menor velocidad y, por tanto, en menor espacio.
Perfiles alares. Tipos
Llamamos perfil alar o mejor perfil aerodinámico a cualquier sección del ala, o cualquiersuperficie aerodinámica, por un plano vertical paralelo al eje longitudinal de ésta.
En general podemos dividir a los perfiles aerodinámicos en dos categorías:
– Perfiles simétricos– Perfiles asimétricos
Si tomamos como referencia la línea de cuerda, serán simétricos aquellos perfiles que tenganesta característica respecto de la línea indicada, y asimétricos los que no la tengan.
Cabe indicar que nos referiremos aquí a perfiles biconvexos y plano convexos como casilímite, y no haremos mención a los perfiles cóncavo convexos, pues tienen un campo de aplicaciónbastante más restringido que los anteriores.
Podemos considerar a los perfiles plano convexos como un caso límite de los biconvexosasimétricos.
Hay dos características fundamentales que diferencian a los perfiles simétricos de losasimétricos; estas son:
1ª Los perfiles asimétricos generan sustentación positiva incluso para ciertos valores deángulo de ataque negativo, mientras que los simétricos solo la generan para para ángulos positivos,siendo nula para ángulo de ataque cero.
2ª Los perfiles asimétricos generan momentos de cabeceo desestabilizadores, lo que provocaque su centro de presiones sea variable con el ángulo de ataque.
Los perfiles simétricos, en cambio, no generan momentos desestabilizadores, por lo que sucentro de presiones es fijo.
Esto se ilustra en el siguiente esquema:
Estos dibujos representan la distribución de presiones para perfiles simétricos y asimétricoscon ángulo de ataque positivo cuando reciben el viento por el borde de ataque.
Le Representa la fuerza de sustentación resultante sobre el extradós.
Li Representa la resultante de la sustentación sobre el intradós.
Vemos que en ambos casos Le>Li con lo que se produce sustentación neta, perocomprobamos que en el perfil asimétrico Le y Li no están aplicadas en la misma recta deacción, con lo que aparece un momento de cabeceo.
En un perfil asimétrico, y siempre que la sustentación no sea nula ( Le = Li ), hay unpunto de la cuerda en el cual el momento del sistema equivalente es cero y solo queda lasustentación neta, este punto es el centro de presión que, como sabemos, no es fijo.
Hay que indicar que los perfiles asimétricos generan a igualdad de espesor mayorsustentación que los simétricos.
Polares de un perfil
Ver “Coeficientes de un perfil”.
R
Regímenes de vuelo
Si representamos en un diagrama la forma en que varía la potencia necesaria para hacervolar a un avión con relación a la velocidad de éste, comprobaremos que dicha curva tiene unmínimo.
Si trazamos una vertical por el punto correspondiente al mínimo señalado, podemos dividirel área delimitada por los ejes de coordenadas en dos regiones. A estas dos regiones se las conocecomo regímenes de vuelo.
La curva aludida puede parecerse mucho a la representación que se propone:
Se han representado, además de la curva de potencia requerida, dos casos hipotéticos dedisponibilidad de potencia.
A la vista de la gráfica sacaremos algunas consecuencias importantes:
1ª El vuelo en el 2º régimen solo es posible con potencias bajas, ya que con potencias altasla velocidad mínima queda por debajo de la de pérdida
2ª Aparentemente, al disminuir la potencia encontrándonos en 2º régimen, aumentaría lavelocidad. Esto no es cierto, pues el control primario sobre la velocidad no es la potencia, sino elángulo de ataque.
En el punto A (2º régimen) al aumentar la velocidad hay exceso de potencia y al disminuirladefecto. En este punto el exceso de potencia no conlleva que el avión gane altura, sino que seacelere hasta adquirir una velocidad como la del punto B (régimen 1º).
En un punto como el B (régimen 1º) al disminuir la velocidad hay exceso de potencia sobrela necesaria para el vuelo horizontal nivelado, por tanto el avión subirá.
3ª El vuelo normal es, por tanto, el que se realiza en el régimen 1º.
Decimos que un punto como el A es inestable respecto a la velocidad, y en cambio decimosque un punto como el B es estable respecto a ella, ya que cualquier perturbación tiende a restablecerla velocidad V B .
Resistencia inducida
Como sabemos, al pasar la corriente de aire libre por el ala se provoca una deflexión haciaabajo de ésta, Σ (ver “deflexión de la corriente de aire libre a su paso por el ala”).
La deflexión Σ provoca que la fuerza que actúa sobre el perfil no sea vertical. A lacomponente horizontal de esta fuerza se le llama resistencia inducida y está motivada por lostorbellinos que aparecen en los extremos del ala como consecuencia de la diferencia de presionesentre sus caras (extradós e intradós).
L es la sustentación
Di es la resistencia inducida
Así:
Di
L= tan(Σ) y como Σ es pequeño podemos decir que
Di
L= Σ
Sabemos que:
Σ =C L
Π⋅AK; siendo A el alargamiento
y que:
L= C L⋅q⋅S (ver “sustentación”); de donde: C L =L
q⋅S
Por tanto:
Di = Σ⋅L = C L⋅K
Π⋅AL =
L2⋅K
q⋅S⋅Π⋅A
Y como el alargamiento es A = bC
=b2
S; siendo b la envergadura, C la cuerda media y
S la superficie alar.
Tenemos:
Di =L2
⋅K
q⋅S⋅Π⋅b2/S
= L2
⋅K
q⋅Π⋅b2
Como vemos, minetras mayor es el alargamiento de un ala, menor será su resistenciainducida.
Resistencia Parásita
Además de la resistencia inducida, motivada por el hecho de la sustentación en sí,encontramos otra componente de la resistencia total y que se añade a la primera, esta resistencia esla que se llama parásita.
La resistencia parásita está motivada por:
– Resistencia superficial de fricción causada por el estado de la superficie del avión– Resistencia debida a la propia disposición geométrica del avión– Resistencia provocada por la interferencia de las capas límite de las distintas partes del avión
Esta resistencia parásita es difícil de prever sin ensayos. Normalmente se recurre acomparación con otros modelos existentes, ya ensayados, para cuantificarla de alguna manera.
S
Sustentación. Factores
La sustentación es una fuerza vertical que aparece cuando un flujo de aire fluye en relaciónal contorno de una superficie cuya sección responde geométricamente a un perfil aerodinámico.
Podemos expresar la sustentación por:
L = C L⋅q⋅S
Donde:
L = sustentación
C L = coeficiente de sustentación (ver “coeficientes de un perfil”)
q = presión dinámica de un flujo
S = área alar
Los principales factores que influyen en la sustentación de un ala son:
– Velocidad del flujo de aire– Área alar– Configuración del perfil– Viscosidad del aire– Ángulo de ataque
Podemos expresar la presión del flujo por:
q = 1/2⋅ρ⋅v2
Donde:
ρ = densidad del aire
v = velocidad del flujo relativo
De esta forma:
L = 1/2⋅ρ⋅v2⋅S⋅C L
Podemos comprobar que para mantener la sustentación constante, si la velocidad disminuye,habrá que aumentar C L y, por tanto, el ángulo de ataque.
Para un peso fijo y una condición de vuelo determinada a cada velocidad le corresponde unángulo de ataque dado. Vemos pues que el control directo de la velocidad es el ángulo de ataque.
T
Timón de dirección
Ver “ Partes de una aeronave ”
Timón de profundidad
Ver “ Partes de una aeronave ”
Tren de aterrizaje. Tipos
Es el órgano del avión destinado a soportarlo en el suelo, a absorver el impacto del aterrizajey a dotarlo de movilidad en tierra.
Hablaremos en este apartado tan solo de las configuraciones clásicas, sin hacer mención dedispositivos especiales.
Podemos clasificar, teniendo en cuenta la salvedad anterior, los trenes de aterrizaje por suconfiguración en dos grandes grupos:
– Trenes de aterrizaje de tipo triciclo– Trenes de tipo biciclo o con rueda de cola.
En realidad ambos tipos tienen tres ruedas, pero en diferente localización.
Llamamos tren triciclo a aquél que dispone de una rueda delantera, colocada en el morro, yde un tren principal, formado por las dos ruedas restantes, colocado por detrás del centro degravedad del avión en disposición simétrica respecto a un plano vertical que pase por el ejelongitudinal de éste.
El tren triciclo se denomina también con el nombre de tren delantero.
La designación tren biciclo corresponde a aquél en el que el tren principal, formado por dosruedas en disposición simétrica respecto a un plano vertical que pasa por el eje longitudinal delavión, se encuentra por delante del centro de gravedad de éste, y se completa con una rueda situadaen la cola del aparato.
Los trenes de tipo triciclo propician que la rueda delantera 8orientable) se mantenga encontacto con el suelo durante toda la carrera de despegue y que se compense con efectividadcualquier variación de rumbo. Se dice que este tipo de trenes son estables para la dirección.
Los trenes con rueda de cola son, en cambio, inestables para la dirección, y pueden llegar ahacerse incontrolables en el suelo. Estos trenes disponen, generalmente, de un mecanismo debloqueo para la rueda trasera, que se fija para la carrera de despegue y se deja libre cuando semanipula el avión en el suelo.
V
Velocidad de pérdida. Factores
Es éste un término muy generalizado y que, muchas veces, se usa incorrectamente.
Yo, de forma general, prefiero referirme al término pérdida de sustentación que, aunque másamplio, es más claro o intuitivo.
La condición de pérdida de sustentación aparece en un ala cuando la capa límite de aireadherido a la superficie de ésta se separa bruscamente, esto conlleva una disminución brusca de lasustentación y un aumento de la resistencia. En definitiva, el avión deja de volar y se desploma.
Si nos fijamos en la curva de sustentación de un perfil dado podremos comprobar que lasustentación crece conforme lo hace el ángulo de ataque, pero esta curva tiene siempre un máximo,a partir del cual, cualquier aumento del ángulo de ataque origina una disminución en lasustentación. El máximo de la curva de sustentación nos marca, por tanto, la condición de pérdidade sustentación.
Vemos, por consiguiente, que el avión entrará en pérdida con un valor determinado delángulo de ataque del perfil del ala.
Si bien es verdad que conforme aumentamos el ángulo de ataque del ala necesitamos menosvelocidad para crear la misma sustentación y que, por tanto, la condición de pérdida conlleva elempleo de la velocidad mínima posible para el vuelo (de aquí el uso del término velocidad depérdida), no debemos olvidar que es por el elevado ángulo de ataque que se origina eldesprendimiento de la capa límite y con él la pérdida y no en sí por la baja velocidad.
Sabemos que la sustentación puede expresarse como: L = 1/2⋅ρ⋅v2⋅S⋅C L
Si hacemos C L = C Lmax ; para el máximo ángulo de ataque posible, tendremos lacondición de pérdida. Así:
L = 1/2⋅ρ⋅V p2⋅C Lmax⋅S
Siendo V p la velocidad de pérdida.
De esta forma:
V p = √ 2Lρ⋅C Lmax⋅S
Y para vuelo horizontal nivelado L = G; siendo L la sustentación y G el peso total
Así:
V p = √ 2Gρ⋅C Lmax⋅S
Vemos por tanto que la velocidad de pérdida depende de:
– El peso del modelo– El ángulo de ataque y, por tanto, de las características geométricas del perfil.– De la forma en planta del ala
La pérdida no aparece al mismo tiempo en toda la superficie del ala, esto depende de laforma en planta de ésta. Es importante que las secciones en las que se manifiesta en primer lugar lapérdida sean las de la raíz alar y no las extremas, pues de esta forma los alerones aún mantienenefectividad al comenzar la pérdida.
Cabe indicar, por último, que en un giro, en el que se necesita producir mayor sustentación,la pérdida aparece con velocidades mayores. Esto es importante tenerlo en cuenta y es un factor quelimita el ángulo de viraje de los aviones.
Viga maestra
Llamamos viga maestra de un ala, o de cualquier superficie aerodinámica, a la encargada desoportar todos los esfuerzos a los que dicha ala o superficie se ve sometida.
Volumen del estabilizador
Llamamos volumen del estabilizador a un coeficiente que liga la superficie del estabilizadorcon el momento de cola.
Podemos expresarlo por:
V s =S e⋅r
S a⋅c
Donde:
S e = superficie del estabilizador
S a = superficie del ala
r = momento de cola
c = cuerda media del ala
V s = volumen del estabilizador
El volumen del estabilizador influye en la estabilidad longitudinal (respecto al ejetransversal del modelo).
Valores típicos de este coeficiente en aeromodelismo son:
V s = 0,7 o superior para entrenadores
V s = 0,6 o inferior para acrobáticos