Dentro de las diferentes ciencias o disciplinas relacionadas con la aviación se encuentra la aerodinámica, la mecánica de fluídos, la dinámica del vuelo (la estabilidad y control de la aeronave). Todas ellas se especializan en tópicos diferentes:
La mecánica de los fluídos establece relaciones o fórmulas entre las propiedades de un fluído y el flujo alrededor de los cuerpos.
La aerodinámica aplica la mecánica de los fluídos a un cuerpo utilizado en la aviación: fuselaje, ala, estabilizadores y estructuras de motores. Hace un estudio sistemático de los cuerpos más comunes en las aeronaves para determinar sus fuerzas características.
La dinámica del vuelo se centra en el estudio de la estabilidad estática de la aeronave, es decir cómo mantener la aeronave volando en forma estable sin aplicar ningún comando, y las fuerzas en los mandos necesarias para controlar el avión.
Uno de los primeros estudios sistemáticos de aerodinámica lo realiza NACA (National Advisory Commitee for Aeronautics, antecesor de la NASA) por los años 1930s, y produce varios catálogos de perfiles aerodinámicos normalizados, conocidos como familias, entre ellas perfiles NACA 4-dígitos, NACA 5-dígitos, NACA 6-dígitos
Evolución de los perfiles aerodinámicos en los primeros años de la aviación
La novedad del estudio de NACA consistía en que se descomponía el perfil en tres características principales: espesor, curvatura y posición de la máxima curvatura.
Se fabricaron cientos de pequeñas alas para ser probadas en túnel de viento, y sus resultados fueron tabulados. Estas tablas de características de los perfiles aerodinámicos redujeron mucho el trabajo de diseño, aportando valores estándar para cada característica del perfil.
Las principales características de un perfil aerodinámico son: coeficiente de sustentación CL, coeficiente de resistencia Cd y coeficiente de momento Cm. Todos estos valores son graficados respecto al ángulo de ataque
alfa.
Otra manera de presentar los resultados es en una gráfica polar, llamada generalmente Polar de Resistencia, en donde se expresan los coeficientes de resistencia Cd y de momento Cm en función del coeficiente de sustentación CL.
Esta es parte de la aerodinámica del ala de un avión. De hecho es un estudio bidimensional solamente; para completar el estudio tridimensional del ala hay que definir o conocer variables como envergadura alar, cuerda media, forma en planta, flecha, diedro y posición del ala en el fuselaje. Todas estas consideraciones tridimensionales (más reales) hacen necesario un túnel de viento y un modelo para poder afinar los resultados de la aproximación por cálculo teórico.
Algunas dimensiones y características del ala se representan en la siguiente figura. La envergadura es la distancia de punta a punta del ala. La cuerda media es la distancia representativa entre el borde de ataque y el borde de salida del ala. La línea del 25% representa la línea de los centros de presión del flujo de aire en régimen subsónico. La flecha es el ángulo que forma el ala respecto al fuselaje y el diedro el ángulo que forma el ala respecto al plano horizontal.
Luego consideremos la posición relativa del ala al fuselaje, la cual evoluciona desde un ala baja hasta un ala en parasol. Y en la parte inferior de la figura tenemos, la clasificación por número de alas instaladas.
Diseño de Burt Rutan, el Quickie, con motor de 18 hp. Ala en tándem
Resumiendo esta introducción a la aerodinámica básica y partiendo que ya se conocen materias previas como mecánica de los fluídos, termodinámica, física, podemos considerar a la aerodinámica como una aplicación de ciencias básicas a las necesidades de diseño de una estructura aeronáutica que sea capaz de volar, al producir las fuerzas necesarias de sustentación y empuje, en la cual se debe optimizar la forma, en algunos casos de manera especial, para producir la mayor cantidad de sustentación con la menor resistencia.
Cesar este tema es siempre de gran interés y suma importancia para los que laboramos en el área de aviación porque explica el funcionamiento básico de los aviones. Como punto de mejora ubicaría el tema principal en negrita para resaltarlo y facilitar la interacción del lector con el mismo.
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