Definición de Aerodinámica Del Vuelo

1. La Aerodinámica es la rama de la Dinámica que estudia el comportamiento del aire o de cualquier otro gas sometido a la acción de las fuerzas. No obstante, el término se emplea en la actualidad en un sentido más restringido, aplicándolo al estudio de los fenómenos que se producen cuando un sólido se mueve en un medio gaseoso a velocidades relativamente grandes y, más especialmente, al de los principios que rigen el vuelo de los aparatos más pesados que el aire. Este artículo versa sobre las condiciones atmosféricas que afectan al vuelo y los fundamentos de la navegación aérea.
   
   La atmósfera, mezcla de diversos gases, principalmente oxígeno y nitrógeno, tiene suficiente densidad para sustentar un avión impulsado a su través con la velocidad adecuada, y aquélla es además capaz de formar mezclas combustibles con los vapores de los carburantes líquidos utilizados hoy en día en la mayor parte de los motores de aviación. En la atmósfera se disipa en su mayoría por intermedio de la hélice, la energía desarrollada por el motor. Gomo la densidad del aire depende de la altitud, de la presión atmosférica, de la temperatura y del estado higrométrico, todos estos factores influyen sobre el comportamiento de un avión en vuelo. Así, por ejemplo, un avión puede alcanzar mayores velocidades a gran altitud, donde el aire es menos denso y opone menos resistencia que cerca del nivel del mar. Pero por la misma razón disminuye la efectividad de los mandos y el piloto debe tener en cuenta que el aparato le obedecerá con menos agilidad al maniobrar a grandes alturas. Otra consecuencia de la menor densidad del aire es la de que los aeropuertos situados muy por encima del nivel del mar, en una meseta por ejemplo, requieren largas pistas que permitan el aterrizaje a gran velocidad, porque el aire poco denso no proporciona al avión la sustentación necesaria para volar más despacio.
   
   Las variaciones de las corrientes aéreas afectan también al gobierno de la aeronave que las atraviesa. La súbita disminución de la presión del aire que actúa sobre las alas tiene como inmediata consecuencia el brusco descenso del avión. Estos «baches» o «pozos», como vulgarmente se llaman, son debidos en general a un enfriamiento repentino del aire, que da origen a una corriente vertical descendente, y se observan con más frecuencia en tiempo tormentoso o al volar sobre regiones montañosas. Todo lo contrario ocurre con las corrientes verticales ascendentes que suelen producirse cuando el aire en contacto con la superficie del suelo se caldea fuertemente.
   
   • Teoría Del Vuelo (Aerodinámica): n aeroplano vuela, aun siendo más pesado que el aire, porque por el simple hecho de moverse a su través desarrolla la fuerza de sustentación necesaria. Cuando a ésta se le añade la de tracción de la hélice o el empuje de un motor a reacción el total es superior a la suma de las accion... Para seguir leyendo ver: Teoría Del Vuelo (Aerodinámica)
   
   • Resistencia Al Avance (Aerodinámica): as dos fuerzas principales que se oponen al movimiento de avance de un avión y que debe vencer éste para mantenerse en vuelo son la gravedad y la resistencia del aire. El efecto de la gravedad puede reducirse utilizando para la construcción del aparato materiales de mínimo peso, metal... Para seguir leyendo ver: Resistencia Al Avance (Aerodinámica)
   
   
   - Factores que afectan a la fuerza ascensional y a la resistencia al avance. Son varios los factores que influyen sobre la relación entre fuerza ascensional y resistencia, que al variar produce diversas clases de vuelo. Uno de los más importantes es el ángulo de ataque que puede definirse como el ángulo formado por la cuerda del ala, línea recta que por debajo del ala une sus bordes de ataque y de salida, y la trayectoria de vuelo. cuando dicho ángulo aumenta, al levantarse la proa del avión, la fuerza ascensional aumenta y éste se eleva, aunque simultáneamente aumente la resistencia del aire. Uno de los mayores problemas del proyectista de planos de sustentación es el de lograr, dentro de las variaciones normales del ángulo de ataque, la máxima fuerza ascensional con un mínimo de resistencia. Este aumento de la fuerza ascensional prosigue hasta un cierto valor del ángulo de ataque o punto crítico en que el avión inicia el tipo de vuelo retardado o, como también suele decirse «entra en pérdida de velocidad». En este momento se rompe el suave fluir del aire alrededor del ala y éste se arremolina, de manera especial sobre la cara superior. Como el principio de Bernouilli no es válido para el flujo turbulento, la presión del aire sobre el ala se hace igual a la atmósfera y la fuerza de sustentación se reduce bruscamente, mientras la resistencia al avance aumenta en gran manera a causa de los mismos remolinos. Este conjunto de circunstancias, gran ángulo de ataque, pequeña fuerza ascensional y gran resistencia al avance, hace que el avión entre en vuelo retardado; en tales condiciones, el peso del aparato puede vencer más o menos bruscamente la fuerza sustentadora remanente, los mandos pierden su efectividad y se inicia la «de cola» o «en barrena». Este accidente sólo puede superarse, a cierta altura sobre el suelo, recuperando velocidad para aumentar la fuerza ascensional, lo que se consigue entrando en picado y abriendo gases, es decir, acelerando el motor.
   
   En los virajes, el punto crítico corresponde a una velocidad mayor, porque la fuerza centrífuga se suma al peso propio del avión. Una inclinación de 60° incrementa este límite en más del 40 %. Por este motivo, un aeroplano puede entrar en vuelo retardado, aun a la velocidad de crucero, al describir una curva muy cerrada o al salir bruscamente de un picado.
   
   Tanto la fuerza ascensional como la resistencia dependen también de la forma y tamaño del ala. Un ala gruesa da mayor fuerza ascensional, pero ofrece más resistencia, por lo que resulta más adecuada para los aviones de gran tamaño, dotados de motores muy potentes. Las alas delgadas que suministran menos fuerza ascensional y ofrecen menos resistencia convienen a los aviones rápidos cuya velocidad compensa el déficit de fuerza ascensional, porque aunque este tipo de ala desvíe menos el aire, la masa de éste desplazada en la unidad de tiempo es bastante mayor.
   
   Al aumentar la densidad del aire crecen la fuerza ascensional y la resistencia del avance, lo mismo que sucedería aumentando la superficie del ala. Ambas varían también paralelamente a la velocidad relativa del aire. Como la influencia de estos factores es pequeña, la relación entre fuerza ascensional y resistencia depende fundamentalmente del perfil del plano de sustentación.
   
   • Estabilidad Aerodinámica: no de los principales objetivos en el diseño de aviones es el de conferirles la máxima estabilidad en vuelo, compensando cualquier posible tendencia contraria, con el fin de reducir al mínimo el esfuerzo que ha de realizar el piloto para mantener la trayectoria normal y evitar los pel... Para seguir leyendo ver: Estabilidad Aerodinámica
   
   • Dispositivos Hipersustentadores: l peso y la potencia cada día mayores de los grandes aviones modernos tienen como consecuencia la necesidad de aumentar la velocidad de aterrizaje, lo que por una parte resulta más peligroso para el piloto y por otra exige pistas de aterrizaje más firmes y largas. Para sosla... Para seguir leyendo ver: Dispositivos Hipersustentadores
   
   • Impulso Rotativo De La Hélice: on este nombre se conoce la reacción provocada por el momento de giro de la hélice y sus efectos sobre el avión consisten en una combinación de balanceo y guiñada. Al girar la hélice en el sentido de las agujas del reloj, vista desde la cabina del piloto, el aparato tiende a moverse e... Para seguir leyendo ver: Impulso Rotativo De La Hélice
   
   
   - Problemas de los vuelos a gran VELOCIDAD
   
   Nuevos sistemas de propulsión. Si bien algunos aviones de combate de gran potencia de la II Guerra Mundial presentaban dificultades de manejo a grandes velocidades, éstas no eran muy serias, salvo en un pequeño campo de combinaciones de altura y velocidad, o cuando se hacían vertiginosos picados desde grandes alturas. Con el advenimiento de la Propulsión a chorro, los ingenieros aerodinámicos disponen ya de la potencia suficiente para mover aeroplanos a más de 850 km/h en vuelo horizontal, y han tenido que enfrentarse con los problemas referentes a las características de vuelo de los aviones a velocidades transónicas (las que se acercan o llegan a la velocidad del sonido, alrededor de los 1200 km/h al nivel del mar). El rápido incremento de la potencia del motor a reacción y el desarrollo de los motores de cohetes garantizan la obtención de velocidades todavía mayores, del orden supersónico.
   
   - Efectos de compresión. El problema básico para que los aviones alcancen mayores velocidades está en la compresibilidad atmosférica, o en tendencia a la formación de ondas de choque en los planos de sustentación cuando los aviones se aproximan a la velocidad del sonido. La compresibilidad se deja sentir en este momento, porque las ondas de presión se mueven en el aire a la velocidad del sonido.
   
   El campo de presiones que rodea el ala de un aeroplano es muy complicado y se extiende por delante del mismo. Sin embargo, cuando el avión se aproxima a la velocidad del sonido, comienza a alcanzar las ondas de presión que le precedían. A la velocidad del sonido, la corriente de aire no tiene tiempo de dividirse, y frente a los bordes de ataques se va formando la onda de presión. Si la velocidad sigue siendo grande, el resultado será una onda de choque de aire comprimido.
   
   La onda de choque se separa del ala, de manera muy parecida a como lo hace la onda de proa de un barco. Dado que su densidad es mayor que la del aire ambiente, la colisión continua entre ambos deforma la corriente de aire, causa cambios rápidos de presión, aumenta la resistencia al avánce, y, a veces, produce violentas sacudidas que reducen notablemente la efectividad de las superficies de maniobra.
   
   Tan crítica es la velocidad del sonido en la aerodinámica, que a la relación entre la velocidad de un objeto y la del sonido se le ha dado el nombre de número mach, en honor a Ernst Mach (1838-1916), científico austríaco. La velocidad del sonido no es constante, sino que varía con la temperatura. Normalmente decrece al aumentar la altitud hasta unos 11 000 m; allí la velocidad del sonido es de unos 1090 km/h. Más allá de la altura indicada, la temperatura, y por tanto, la velocidad del sonido, permanecen relativamente constantes.
   
   - Dificultades de control en las velocidades supersónicas. Se denomina transónico el campo de velocidades que se extiende desde aquella en que se empiezan a sentir los efectos de la compresión en el avión, hasta el 1,05 Mach. Como hemos visto, el aire próximo a la superficie de un aeroplano se desplaza más rápido que el aire ambiente y parte de él puede alcanzar la velocidad del sonido, mientras el aeroplano vuela todavía a solamente 0,7 ó 0,8 Mach. Los efectos de compresión empiezan a sentirse a esta velocidad, y se siguen notando hasta que todo el avión se mueve más rápido que el sonido.
   
   Entre los fenómenos que se presentan durante el vuelo a velocidades mayores que la del sonido se encuentran: grandes alteraciones del equilibrio del avión, fuertes vibraciones, cambios en la distribución de cargas y una gran variación de los esfuerzos necesarios para el gobierno del aparato. Son muy corrientes las sacudidas (oscilaciones irregulares del aparato con gran variedad de frecuencias y formas). La distorsión aeroelástica del fuselaje y de las alas puede originar una inversión momentánea de los mandos.
   
   Estas indeseables características de gobierno de los modernos aparatos a reacción a velocidades transónicas, se pueden combatir de diversas maneras. Entre ellas destaca la del empleo de superficies de control accionadas mecánicamente (servomandos). Esta necesidad se hace evidente al comparar dos tipos de aviones; un avión de caza de los empleados en la II Guerra Mundial obligaba al piloto a desarrollar un esfuerzo de casi 90 kg para salir de un picado a gran velocidad, mientras que un F-86, sin servomandos, requeriría un esfuerzo de 4500 kg para realizar la misma maniobra.
   
   Las superficies horizontales de cola, todas ellas movibles, constituyen nuevas mejoras, lo mismo que las ranuras, guías y deflectores que garantizan la normalidad en la capa límite. Además de estos mecanismos, que facilitan al piloto el manejo de su aparato, existen otros sistemas automáticos; sistemas de control del vuelo y del encendido; control electrónico de los motores; sistema selector automático de los tanques de combustible y otros dispositivos de urgencia.
   
   • Cruce De La Barrera Del Sonido: pesar de todas las dificultades encontradas en el campo de las velocidades transónicas, los ingenieros aeronáuticos perseveraron. El 14 de octubre de 1947, el Bell. X-l, avión norteamericano movido por cohetes, logró pasar la barrera del sonido en vuelo horizontal. En esta fecha el X-l vo... Para seguir leyendo ver: Cruce De La Barrera Del Sonido
   
   • Vuelo Supersónico: espués que un aparato supera la velocidad del sonido y comienza a volar a velocidades realmente supersónicas, entra en una región de increíble suavidad. Desaparecen las dificultades de manejo causadas por la compresión, ya que el aparato está volando más rápidamente que las ondas de sonido... Para seguir leyendo ver: Vuelo Supersónico

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