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Muchas
son las causas, comencemos por la mágica palabra de ... "sustentación"
definiciones del fenómeno físico que tendríamos
que explicar de manera sencilla y clara viendo estudios de la
función del ala
El ala, lo que llamaríamos largo
ancho y alto, definiríamos en lenguaje aeronáutico como envergadura,
cuerda y espesor
( figura N° 1 y 2).
Envergadura es
la distancia entre puntas de ala o bordes marginales (ver dibujos).
Cuerda
es la distancia entre (el borde de ataque) parte delantera y (el borde de
salida) parte posterior del ala.
Espesor es la distancia entre la parte superior
del ala (llamada extradós) y la parte inferior de la misma
(llamada intradós).
Con estos parámetros básicos de un
ala, le damos un corte en sentido perpendicular a la envergadura, es decir
del borde de ataque al borde de salida y tendremos un sección que
denominamos perfil . Este,
con algunos cambio según el tipo de avión, tiene forma muy característica,
como vemos en el dibujo N° 1 a tu izquierda .Es precisamente esa forma
geométrica que da origen a la sustentación.
Haciendo desplazar un perfil plano
dentro de un fluido laminar ( figura N°3), en este caso aire, pudiendo
ver las moléculas alrededor del cuerpo, se observaría que la
alteración producida sería mínima, y los filetes de aire permanecen prácticamente
en paralelos .
Sin embargo, si ponemos un perfil
alar en ese fluido, el comportamiento de los imaginarios filetes de
aire sería diferente. Naturalmente estos se ajustan a la forma del
perfil, pero en la zona de contacto con el extradós, por su mayor
curvatura, los filetes de aire se comprimen, lo cual obliga a las moléculas
de aire a aumentar su velocidad de paso, creándose así una depresión o,
lo que es igual, un efecto de succión en el extradós del ala.
Al contrario ocurre en el intradós,
donde las líneas de corriente se separan y se produce una sobre presión.
Estos dos efectos contemplados en
las leyes del movimiento de fluidos (ley de Bernuilli), hacen que nuestro
perfil, y por lo tanto el del ala, sea sometido a una fuerza vertical
ascendente llamada sustentación. En esta fuerza tiene mayor influencia la
depresión que se produce en el extradós, que la sobre presión del intradós.
Vemos que el avión vuela gracias a
la succión del extradós, es decir como suspendido del ala en lugar de
apoyado sobre ella como generalmente se cree.
Entrada en pérdida
: en el perfil, la línea que pasa por el centro del borde de ataque y por
el borde de salida se llama eje
del perfil.
El ángulo que forma este eje con la
línea del sentido de avance, recibe el nombre de ángulo
de ataque. En la medida que ésta aumenta, se
consigue mayor sustentación, ya que elevamos la sobre presión del intradós
y la depresión del extradós. Pero este ángulo tiene un límite, a
partir del cual, las líneas de corriente se deforman y se desprenden del
extradós desapareciendo así el efecto de sustentación y, por lo tanto
la capacidad de vuelo del avión, que caerá bruscamente.
El ángulo de ataque máximo, a
partir del cual la sustentación empieza a bajar, se denomina ángulo perdida.
En esta configuración de ángulo de
ataque elevado, vemos que la superficie que presenta el ala al avance es
mayor cuando es mas grande sea el ángulo, lo cual supone una resistencia
que, o es compensada con un incremento de potencia en el motor, o se
traduce en una disminución de la velocidad de vuelo. El efecto de la
sustentación está basado, como decíamos, en el desplazamiento del ala a
través del aire y está en relación directa con la velocidad
( a mas velocidad, mayor sustentación ); luego, si perdemos
velocidad por la resistencia de un excesivo ángulo de ataque, perderemos
gradualmente altura hasta llegar a una velocidad límite, por debajo
de la cual no se produce la suficiente sustentación como para aguantar el
peso del avión en el aire. Se produce, entonces, lo que se llama pérdida
por falta de velocidad.
Configuración básica
de un avión.
Aunque existe diversas
configuraciones y diseño de un avión, tomaremos como referencia el mas
convencional, con fin de identificar sus diferentes elementos básicos con
un lenguaje propio y utilizarlos en estudio de aerodinámica elemental.
Un avión está
compuesto de las siguientes partes:
Ala. Es
el plano sustentador principal, cuya misión consiste en generar la fuerza
aerodinámica llamada "sustentación" que permite mantener un
avión en vuelo. Su principal problema es la resistencia estructural, ya
que ha de construirse con una determinada envergadura, poco espesor y poco
peso, teniendo que soportar a cambio la mayor parte de los esfuerzos de
flexión y compresión, que se produce en un avión en vuelo. En el ala
van instalados los alerones,
que son los mandos de vuelo; mediante su deflexión simultanea y opuesta,
hacen que el avión se incline, girando sobre su eje
longitudinal, este movimiento se
llama alabeo
y sirve para virar o cambiar la
ruta de vuelo. Los alerones intervienen también en la realización de
varias figuras acrobáticas.
Estabilizador
horizontal. Es
un plano que puede o no ser sustentador. Su
misión principal es conseguir la estabilidad longitudinal del avión.
Consta de un plano fijo y una superficie móvil, llamada timón
de profundidad empleada
para obtener el balanceo sobre su eje transversal. Los movimientos que se
producen reciben el nombre de picado (bajar la nariz) y encabritado (subir
la nariz).
Estabilizador vertical.
Está compuesto por una superficie fija
llamada deriva y otra móvil o
timón de dirección. Mediante
la deflexión de esta última de derecha o izquierda se consigue que el
avión gire en su eje vertical con un movimiento que en aviación
es llama Guiñada
. El conjunto de cola formado por el
estabilizador horizontal y el vertical recibe el nombre de empenaje
.
Fuselaje. El
fuselaje o cuerpo principal del avión, además de ser el elemento de unión
de las alas y los estabilizadores, sirve para alojar en él los diversos
mecanismos de control, carga, motor y tren de aterrizaje que en algunos
casos puede ir sujeto en el ala.
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