MATERIA: SISTEMAS E INSTALACIONES HIDRAULICAS

UNIDAD 5: FLUJO EXTERNO

TEMA: 5.4 FUERZAS EN CUERPOS AERODINAMICOS

La aerodinámica es la rama de la mecánica de fluidos que estudia el movimiento de los gases, las fuerzas y las reacciones alrededor de los cuerpos.

FUERZAS QUE ACTÚAN SOBRE CUERPOS AERODINAMICOS

FUERZAS EN CUERPOS AERODINAMICOS

• Resistencia (D)

Es la fuerza aerodinámica producida por una aeronave moviéndose a través del aire y que es paralela a la trayectoria de la aeronave y en sentido opuesto.

• Fuerza propulsiva: Empuje (T)

Es la fuerza proporcionada por la planta de potencia de la aeronave (motores a reacción o hélice) y que desplaza el avión hacia adelante a través del aire.

• Fuerza gravitatoria: Peso (W)

Es la fuerza producida por la atracción gravitatoria de la tierra. Su dirección y sentido es vertical hacia el centro de la tierra.

• Fuerza de Sustentación (FL)

Es la fuerza generada sobre un cuerpo que se desplaza a través de un fluido, de dirección perpendicular a la de la velocidad de la corriente incidente.

Teorema de Bernoulli

Enuncia que se produce una disminución de la presión de un fluido (líquido o gas) en movimiento cuando aumenta su velocidad. El teorema afirma que la energía total de un sistema de fluidos con flujo uniforme permanece constante a lo largo de la trayectoria de flujo. Puede demostrarse que, como consecuencia de ello, el aumento de velocidad del fluido debe verse compensado por una disminución de su presión. El teorema se aplica al flujo sobre superficies, como las alas de un avión o las hélices de un barco.

Efecto VenturiLas partículas de un fluido que pasan a través de un estrechamiento aumentan su velocidad, con lo cual disminuye su presión.

Ángulo de ataque:Es el ángulo agudo comprendido entre la dirección del viento relativo incidente y la cuerda del perfil.

La sustentación es directamente proporcional al coseno del ángulo de ataque. La fórmula de la sustentación que agrupa todos estos elementos es la siguiente:

FLFL : Sustentación

: Densidad del aire

: Velocidad al cuadrado

S : Superficie alar

: Coeficiente aerodinámico

Cos α : Coseno del ángulo de ataque

INTERACCIÓN DE FUERZASLas características de vuelo también dependen de estas interacciones. Para comprender la interacción entre las fuerzas y su influencia en las características del vuelo debemos recordar la 1ª y 2ª leyes de Newton.

• Si las fuerzas L, W, T y D se encuentran en equilibrio, el avión mantiene una velocidad uniforme y un nivel de vuelo uniforme.

• Cuando el empuje T excede a la resistencia, la velocidad de la aeronave aumentará y el avión acelerará horizontalmente, siempre que la sustentación y el peso estén equilibrados.

• Cuando la resistencia excede al empuje, el avión desacelerará horizontalmente, siempre que el peso y la sustentación estén equilibrados.

• Cuando la sustentación excede al peso el avión ascenderá.

• Cuando el peso excede a la sustentación el avión descenderá.