Resistencia Total. La resistencia total que se opone al movimiento de una aeronave es la suma de: la resistencia inducida y la resistencia parásita. La fórmula de la resistencia aerodinámica total creada por un avión en vuelo es:
Donde: - Resistencia. Se utiliza la "D" por el término inglés drag (arrastre). - Densidad del fluido. - Velocidad. - Superficie alar en planta. - Coeficiente aerodinámico de resistencia.
- Este término se denomina presión dinámica. Por lo tanto, la fórmula del coeficiente aerodinámico de resistencia es:
Así pues, la resistencia aerodinámica total es la suma de la resistencia parásita y la inducida, por lo que:
Resistencia inducida. La resistencia inducida, indeseada pero inevitable, es un producto de la sustentación, y se incrementa en proporción directa al incremento del ángulo de ataque. Al encontrarse en la parte posterior del ala la corriente de aire que fluye por arriba con la que fluye por debajo, la mayor velocidad de la primera deflacta hacia abajo a la segunda haciendo variar ligeramente el viento relativo, y este efecto crea una resistencia. Este efecto es más acusado en el extremo del ala, pues el aire que fluye por debajo encuentra una vía de escape hacia arriba donde hay menor presión, pero la mayor velocidad del aire fluyendo por arriba deflacta esa corriente hacia abajo produciéndose resistencia adicional. Este movimiento de remolino crea vórtices que absorben energía del avión.
Representadas de forma gráfica la sustentación y la resistencia, la fuerza aerodinámica se descompone en dos fuerzas: una aprovechable de sustentación y otra no deseada pero inevitable de resistencia.
De la explicación dada se deduce claramente que la resistencia inducida aumenta a medida que aumenta el ángulo de ataque. Pero si para mantener la misma sustentación ponemos más velocidad y menos ángulo de ataque, la resistencia inducida será menor, de lo cual deducimos que la resistencia inducida disminuye con el aumento de velocidad. La figura nos muestra la relación entre la resistencia inducida, la velocidad, y el ángulo de ataque.
En la resistencia inducida también tiene influencia la forma de las alas; un ala alargada y estrecha tiene menos resistencia inducida que un ala corta y ancha.
Fórmula de la resistencia inducida:
Donde (descripción de la variable y unidades en el Sistema Internacional de Unidades): - Resistencia inducida (newtons). - Sustentación (newtons). -3
- Densidad del fluido (kg m ). - Envergadura (m). -1
- Velocidad (ms ). - Factor de eficiencia que depende de la forma en planta del ala (adimensional).
Coeficiente de la resistencia inducida:
Donde: - Coeficiente de sustentación. - Alargamiento del ala.
Resistencia parásita. Es la producida por las demás resistencias no relacionadas con la sustentación, como son: resistencia al avance de las partes del avión que sobresalen (fuselaje, tren de aterrizaje no retráctil, antenas de radio, etc.); entorpecimiento del flujo del aire en alas sucias por impacto de insectos o con formación de hielo; rozamiento o fricción superficial con el aire; interferencia del flujo de aire a lo largo del fuselaje con el flujo de las alas; el flujo de aire canalizado al compartimento del motor para refrigerarlo (que puede suponer en algunos aeroplanos cerca del 30% de la resistencia total); etc... También, la superficie total del ala y la forma de esta afecta a la resistencia parásita; un ala más alargada presenta mayor superficie al viento, y por ello mayor resistencia parásita, que un ala más corta. Lógicamente, cuanto mayor sea la velocidad mayor será el efecto de la resistencia parásita: la resistencia parásita aumenta con la velocidad.
Si la resistencia inducida es un producto de la sustentación, y en la resistencia parásita tienen influencia la superficie alar y la forma del ala, es obvio que prácticamente todos los factores que afectan a la sustentación afectan en mayor o menor medida a la resistencia.
Mecanismos de hipersustentación Flaps Situado en el borde de salida del ala. Aumenta el coeficiente de sustentación del ala mediante el aumento de superficie o el aumento de coeficiente de sustentación del perfil, entrando en acción en momentos adecuados, cuando este vuela a velocidades inferiores a aquellas para las cuales se ha diseñado el ala, replegándose posteriormente y quedando inactivo. Slats
Situados en el borde de ataque del ala, son dispositivos móviles que crean una ranura entre el borde de ataque del ala y el resto del plano. A medida que el ángulo de ataque aumenta, el aire de alta presión situado en la zona inferior del ala trata de llegar a la parte superior del ala,
dando energía de esta manera al aire en la parte superior y por tanto aumentando el máximo ángulo de ataque que el avión puede alcanzar.
Spoilers Al contrario que los anteriores, el objetivo de esta superficie es destruir la sustentación del avión. Se emplean sobre todo en reactores que desarrollan altas velocidades y sirven para posar el avión en la pista de aterrizaje (al destruir la sustentación no hay nada que lo eleve), funcionando como aerofreno facilitando el aterrizaje, ayudando a frenar en tierra y, en algunos aviones, como complemento de los alerones para el control lateral y los virajes en vuelo.
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA U.P TICOMAN INGENIERIA AERONAUTICA Resistencias aerodinámicas PROF: TORRES CARRENO JORGE MATEO Alumno: SEBASTIAN ORTUÑO GERARDO GRUPO: 8AV1
