Aerodinámica y Mecánica de Vuelo: Conceptos Esenciales para Pilotos
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Conceptos Fundamentales de Aerodinámica y Vuelo
Fuerzas Aerodinámicas y Fenómenos Asociados
Resistencia Inducida
La resistencia inducida es un costo directo del proceso de producción de sustentación (L). Disminuye al aumentar la velocidad (v) (ángulo de ataque pequeño) y se incrementa a baja velocidad (ángulo de ataque grande).
Efecto de los Vórtices
El efecto de los vórtices produce una desviación hacia abajo del flujo de aire al dejar el borde de fuga del ala.
Upwash y Downwash
- Upwash: Aceleración del flujo de aire hacia arriba.
- Downwash: Aceleración del flujo de aire hacia abajo.
Intensidad de los Vórtices
La intensidad de los vórtices se disminuye mediante:
- Winglets
- Estanques de punta de ala
- Tip sails
Turbulencia de Estela
Los torbellinos de punta de ala, conocidos como turbulencia de estela, permanecen durante un buen periodo en el aire y pueden constituir un peligro para otras aeronaves.
Efecto Suelo (Efecto Tierra)
El efecto suelo (o efecto tierra) se produce cerca del suelo, donde disminuye la resistencia y aumenta la sustentación. Esto se debe a la reducción de los vórtices de punta de ala y de las deflexiones verticales de la corriente de aire por delante y por detrás del ala.
Peso
El peso es una fuerza causada por la atracción de la gravedad de la Tierra. Su ecuación es W = m * g.
Centro de Gravedad (CG) del Avión
El centro de gravedad (CG) del avión es el punto a lo largo del eje longitudinal, cercano al centro de presión del ala, en el que se considera que todo el peso del avión está concentrado. Es el punto de equilibrio.
Empuje
El empuje es una fuerza mecánica generada por los motores que mueven el avión a través del aire.
Componentes y Fenómenos de Propulsión
Hélice
Una hélice es, en esencia, un conjunto de dos o más aspas (o palas) y un cubo central.
Palas
Las palas de la hélice crean empuje.
Factores que Inciden en el Motor Recíproco
- Torque (o par motor): Es la fuerza igual y contraria que la hélice crea a su sentido de giro, tratando de rotar el avión en dirección opuesta.
- Tirabuzón (o flujo espiral): Es el flujo generado por la rotación de la hélice, que tiene una trayectoria en espiral y pasa por encima del ala y por debajo del fuselaje.
- Precesión: Es el fenómeno por el cual una fuerza aplicada al rotor de un giroscopio se manifiesta a 90 grados del punto en que se aplicó la fuerza.
- Factor P (o efecto de la pala descendente): Se refiere a que la mayor tracción del aspa descendente contribuye a la tendencia del avión a virar a la izquierda y a guiñar hacia ese lado, alrededor del eje vertical del avión.
Estabilidad y Control de Aeronaves
Estabilidad Estática
La estabilidad estática es la tendencia inicial del avión a regresar, a alejarse o a permanecer indiferente a su punto de equilibrio después de una perturbación.
Estabilidad Dinámica
La estabilidad dinámica es la respuesta del avión en el tiempo, después de haber sido perturbado, para regresar al estado de equilibrio, alejarse o permanecer indiferente.
- Estabilidad Dinámica Positiva: En el tiempo, el avión vuelve a su estado de equilibrio, amortiguando sus oscilaciones.
- Estabilidad Dinámica Neutral: Una vez desplazado de su estado de equilibrio, el avión permanece indiferente en su nuevo estado, oscilando.
- Estabilidad Dinámica Negativa: En el tiempo, el movimiento del avión es divergente, ampliando sus oscilaciones.
Estabilidad General
La estabilidad es la reacción propia del avión cuando su equilibrio es alterado.
Maniobrabilidad
La maniobrabilidad es la facilidad con la que el avión realiza maniobras y soporta las cargas que estas le imponen.
Controlabilidad
La controlabilidad es la capacidad del avión para responder al control del piloto, especialmente en lo referido a trayectoria y actitudes de vuelo.
Controles de Vuelo
Los controles de vuelo son el sistema que usa el piloto para intervenir sobre las fuerzas presentes en el avión y controlar su dirección y actitudes durante el vuelo. Consiste en cables, roldanas, poleas y otros mecanismos.
- Elevador: Controla el cabeceo.
- Alerón: Controla el alabeo.