Principios de aerodinámica

El aire

Se denomina aire a la mezcla de gases que constituye la atmósfera terrestre, que permanecen alrededor de la Tierra por la acción de la fuerza de gravedad.

Aerodinámica

AERODINAMICA es la ciencia que se ocupa del estudio del movimiento del aire y de las acciones que el mismo ejerce sobre los cuerpos que se mueven inmersos en él.

PRINCIPALES PROPIEDADES DEL AIRE

Teorema de Bernoulli: Cuando una corriente de aire aumenta su velocidad, su presión disminuye y viceversa.
Continuidad del aire: El aire se mueve por capas, es decir, en grupo, todo el aire que pasa por algun sitio, sale de ese sitio al mismo tiempo, y la cantidad que entró, para entendernos, que una partícula de aire no puede ir a su bola y separarse de una corriente.
Velocidad es igual a espacio/tiempo: la velocidad de una corriente esta en relacion al espacio que recorre en una cierta cantidad de tiempo.



¿PORQUÉ VUELA UN AVIÓN?
Teniendo en cuenta estas tres propiedades del aire podemos relacionarlas las tres y explicar como aparatos, superiores en algunos casos a 100 toneladas de peso, pueden "flotar" en el aire.


Si un avión "flota" en el aire, evidentemente ni es magia, ni es Dios quien esta consiguiendo que ese avión vuele. El producto final de lo que vamos a explicar es una fuerza que se crea en las alas del avión, esta fuerza es perpendicular a las alas, en sentido hacia arriba y es una fuerza de succión que "tira" de las alas hacia arriba y permite que se mantenga en el ire. Esta fuerza se llama sustentación, veamos como se crea.


Hemos quedado en que tenemos que conseguir una fuerza llamada sustentación que tira del avión hacia arriba. Como dijimos antes, esta fuerza se crea en las alas, por lo tanto el truco tiene que estar en las alas, y efectivamente, es la forma de estas la que hace posible que se cree sustentación. Y es que cuando se le hace a un ala un corte longitudinal, queda una cosa asi:

A esta figura se la denomina PERFIL AERODINÁMICO. Como se puede observar, este perfil aerodinámico tiene la parte de arriba más curvada que la de abajo, con lo que ha conseguido que la parte superior sea más larga que la de abajo. También se puede ver que hay unas lineas que represantan una corriente de aire que al chocar con el perfi, una parte va por arriba y la otra por debajo y lo que siempre pasará es que ambas se encontarán al final al mismo tiempo.

Entonces, si una parte de la corriente tiene que recorrer una parte del ala que es mas larga que la de abajo, pero se tiene que encontrar al mismo tiempo con la corriente que va por abajo, la cual recorre menos espacio, ¿como tendrá que ir la corriente de arriba?. Evidentemente, más rápido que la de abajo. Y recordando lo que decia Bernoulli, si una corriente aumenta su velocidad, su presión disminuye, por lo tanto la corriente que va por arriba, al ir más rápido, disminuye su presión creando esta depresión en forma de fuerza que tira del avión hacia arriba llamada sustentación.
Esta es la fórmula de la sustentación:



L=1/2 d V2 S CL (Todo va multiplicado)



L es sustentación (Lift en inglés)



d es la densidad de la masa de aire en la que se mueve el avión



v2 es la velocidad de la aeronave elevada al cuadrado



S es la superficie de las alas



CL es el coeficiente de sustentación que es una mezcla de caracteristicas específicas de cada ala y algo llamado ángulo de ataque que veremos más adelante su significado.



PARTES DE UN PERFIL AERODINÁMICO



Borde de ataque: es el punto más adelantado del perfil. Por extensión se denomina así a la zona delantera del mismo.
Borde de salida: es el punto más retrasado del perfil. Por extensión se denomina así a la zona posterior del mismo.
Extradós: es la parte superior del perfil. Posee la mayor curvatura del mismo.
Intradós: es la parte inferior del perfil. Normalmente tiene menor curvatura que el extradós.
Cuerda: es la línea imaginaria que une el borde de ataque con el borde de salida.
Línea de curvatura media: Línea imaginaria que une el borde de ataque y el borde de salida pero siempre de una forma equidistante (misma distancia) entre el intradós y el extradós.
Radio del borde de ataque: es una medida del afilamiento del borde de ataque. Puede variar desde 0, para perfiles supersónicos afilados, hasta un 2 por 100 (de la cuerda) para perfiles más bien achatados.
Espesor: Distancia entre el extradós y el intradós.
Angulo de ataque: es el ángulo que forma la cuerda con la dirección de la corriente libre de aire. El ángulo de ataque es positivo si la línea imaginaria de la cuerda se sitúa por encima de la de la corriente libre del aire, y negativo en el caso inverso. No debe confundirse el ángulo de ataque con el ángulo de incidencia, que es el que forma la cuerda con el eje longitudinal del avión. El ángulo de ataque influye en la sustentación del avión. Si bien es cierto que a mayor ángulo de ataque, mayor sustentación se produce, llega un momento en que la sustentación es máxima, y si dicho ángulo se sigue aumentando, se provocará una disminución de la sustentación hasta hacerla nula. Es entonces que el avión experimenta lo que se conoce como “entrada en pérdida”.

TIPOS DE PERFIL

Los perfiles se pueden clasificar atendiendo a dos características principales:

Según su forma:
Simétricos: La cuerda coincide con la línea de curvatura media, es decir, hay la misma distancia desde el extradós hasta el intradós a lo largo de toda la cuerda.

Asimétricos: La cuerda no coincide con la línea de curvatura media