Aerodinámica y la Atmósfera
La aerodinámica es la ciencia que trata con el movimiento del aire y las fuerzas que actúan en los cuerpos que se mueven a través de este. Cuando estudiamos aerodinámica, estamos aprendiendo sobre por qué y cómo una aeronave vuela.
Composición del Aire
| Gas | Porcentaje |
|---|---|
| Nitrógeno | 78% |
| Oxígeno | 21% |
| Vapor de agua y otros gases | 1% |
Presión Atmosférica Estándar
La presión atmosférica es la presión ejercida por el aire en cualquier punto de la atmósfera. Es como imaginarse el peso de una inmensa columna de aire sobre la superficie terrestre.
| Unidad | Valor |
|---|---|
| PSI | 14.7 |
| Pulgadas de mercurio (Hg) | 29.92 |
| Hectopascales (hPa) | 1013 |
| Milibares (mbar) | 1013 |
Las Cuatro Fuerzas del Vuelo
Existen cuatro fuerzas que actúan sobre el avión: Empuje, Resistencia, Peso y Sustentación. El avance de un avión dentro de una masa de aire provoca un viento relativo que al circular por sobre sus alas produce la sustentación.
Diagrama Interactivo de Fuerzas
Pasa el cursor sobre las flechas para más información
Fuerza que empuja la aeronave hacia arriba, producida por las alas
Actúa perpendicular al viento relativo. Debe contrarrestar el peso de la aeronave.
Opuesta a: PesoFuerza que tiende a atraer la aeronave hacia el centro de la Tierra por efecto de la gravedad
Actúa hacia abajo a través del centro de gravedad. Es la masa multiplicada por la gravedad.
Opuesta a: SustentaciónFuerza que produce el avance del avión hacia adelante
Se obtiene de la planta de poder: motor a pistón, turbohélice, turbofan o turbina pura.
Opuesta a: ResistenciaFuerza que ejerce una acción de freno al avance del avión
Producida por las partículas de aire al friccionar contra la estructura. Mayor a baja altitud y alta velocidad.
Opuesta a: Empuje¿Qué sucede cuando la sustentación es mayor que el peso?
Principio de Bernoulli
Esto se puede demostrar mediante un tubo Venturi, el cual es un tubo con una parte más angosta en el centro. Cuando el aire pasa a través de la restricción, la velocidad del fluido aumenta y la presión disminuye.
Aplicación en las Alas
La superficie curva (camber) de un plano aerodinámico (ala) afecta el flujo de aire exactamente de la misma manera que la restricción del tubo Venturi.
- 1El aire fluye sobre la superficie superior del ala
- 2Su velocidad aumenta y su presión disminuye
- 3Se forma un área de baja presión en la parte superior
- 4Hay mayor presión en la superficie inferior del ala
- 5Esta diferencia de presiones genera la sustentación
Factores que Afectan el Vuelo
¿A qué ángulo aproximado se produce el desplome o pérdida (stall)?
Ejes del Avión y Movimientos
| Eje | Descripción | Movimiento | Controlado por |
|---|---|---|---|
| Eje Lateral | Línea imaginaria que une ambos extremos de las alas pasando por el centro de gravedad | Pitching (cabeceo) - nariz arriba y nariz abajo | Elevadores |
| Eje Longitudinal | Línea imaginaria que pasa por el centro de gravedad y une la nariz con la cola | Rolling (alabeo) - rotación lateral | Alerones |
| Eje Vertical | Línea vertical imaginaria que cruza al avión por su centro de gravedad, perpendicular a los otros dos ejes | Yawing (guiñada) - movimiento de la nariz hacia los lados | Timón direccional (Rudder) |
Superficies de Control
Superficies Primarias
Ubicación: Bordes de salida de ambas alas, en las puntas
Función: Controlan el movimiento sobre el eje longitudinal (alabeo)
Trabajan de forma opuesta: cuando uno sube, el otro baja
Ubicación: Borde de salida de los estabilizadores horizontales
Función: Controlan el movimiento sobre el eje lateral (cabeceo)
Suben o bajan la nariz del avión
Ubicación: Borde de salida del estabilizador vertical
Función: Controlan el movimiento sobre el eje vertical (guiñada)
Mueve la nariz hacia la izquierda o derecha
Superficies Secundarias
Función: Aumentan la sustentación a bajas velocidades, reducen distancia de despegue y aterrizaje
Ubicación: Bordes de salida, lado interno de las alas
Función: Dispositivos hipersustentadores del borde de ataque, aumentan la curvatura del ala
Ubicación: Borde de ataque de las alas
Función: Reducen la sustentación, asisten a los alerones en virajes
- Flight Spoilers: asisten en virajes
- Ground Spoilers: transfieren peso al tren en aterrizaje
Función: Disminuyen la velocidad del avión en vuelo sin afectar la sustentación
Uso: Descensos pronunciados o aproximación para aterrizaje