Vuelo de un avión

Aerodinámica. Mecánica, dinámica de fluidos o medios continuos. Sustentación. Resistencia

  • Enviado por: Luna12
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Investigación Bibliográfica

¿POR QUÉ VUELA UN AVIÓN? Y FACTORES QUE INTERVIENEN EN ESTE PERIODO

Un avión se mantiene en el aire como consecuencia de la diferencia de presión que se origina al incidir la corriente de aire en una superficie aerodinámica como es el ala.

Vuelo de un avión

En la parte superior la presión es menor que en la inferior, y esa diferencia produce un efecto de empuje hacia arriba llamado sustentación. La magnitud del empuje depende de:

*La forma del corte transversal del ala

*De su área,

*De las características de su superficie

*De su inclinación respecto al flujo del aire

*Y de la velocidad del mismo.

SUSTENTACIÓN

 La sustentación producida en un ala o superficie aerodinámica es directamente proporcional al área total expuesta al flujo de aire y al cuadrado de la velocidad con que ese flujo incide en el ala. Esto quiere decir que la sustentación tiene una proporción con respecto al tamaño y la velocidad al cuadrado del objeto.

También es proporcional, para valores medios, a la inclinación del ángulo de ataque del eje de la superficie de sustentación respecto al de la corriente de aire. Para ángulos superiores a 14 grados, la sustentación cambia con rapidez hasta llegar a la pérdida total cuando, por efecto de esos valores, el aire se mueve produciendo torbellinos en la superficie de las alas. En esta situación se dice que el perfil aerodinámico ha entrado en pérdida.

Cuando un avión está manteniendo la altura, la sustentación producida por las alas y otras partes del fuselaje se equilibra con su peso total. Hasta ciertos límites, cuando aumenta el ángulo de ataque y la velocidad de vuelo se mantiene constante, el avión ascenderá; si, por el contrario, baja el morro del avión, disminuyendo así el ángulo de ataque, perderá sustentación y comenzará a descender. El sistema por el cual sube y baja el morro del avión se llama control de cabeceo.

Durante un vuelo, el piloto altera con frecuencia la velocidad y ángulo de ataque de la aeronave. Estos dos factores a menudo se compensan uno con otro. Por ejemplo, si el piloto desea ganar velocidad y mantener el nivel de vuelo, primero incrementa la potencia del motor, lo que eleva la velocidad; esto a su vez aumenta la sustentación, por lo que para equilibrarla con el peso, bajará poco a poco el morro del avión con el control de cabeceo hasta conseguirlo.

Durante la aproximación para el aterrizaje, el piloto tiene que ir descendiendo y a la vez disminuyendo la velocidad lo más posible; esto produciría una considerable pérdida de sustentación y, en consecuencia, un descenso muy fuerte y un impacto violento en la pista. Para remediarlo hay que lograr sustentación adicional alterando la superficie de las alas, su curvatura efectiva y su ángulo de ataque, mediante mecanismos adicionales como los flaps, alerones sustentadores que se extienden en la parte posterior de las alas, y los slats, en la parte frontal. Ambas superficies se usan para el despegue y aterrizaje, yendo retraídas durante el vuelo de crucero al tener una limitación de velocidad muy reducida, por encima de la cual sufrirían daños estructurales.

RESISTENCIA

Los mismos factores que contribuyen al vuelo producen efectos no deseables, como la resistencia, que es, la fuerza que tiende a retardar el movimiento del avión en el aire. Hay varios tipos de resistencia que continuación enumeró

  • *Aerodinámica: Producida por la fricción que se opone a que los objetos se muevan en el aire. Depende de la forma del objeto y de la rugosidad de su superficie. Se puede reducir mediante perfiles muy aerodinámicos del fuselaje y alas del avión. Hay diseños que incorporan elementos para reducir la fricción, consiguiendo que el aire que fluye en contacto con las alas mantenga el llamado flujo laminar cuando se desliza sobre ellas sin producir torbellinos.

  • *Inducida: Que es el resultado directo de la sustentación producida por las alas. Se manifiesta en forma de torbellinos o vórtices en la parte posterior de los slats y especialmente del extremo de las alas, y en algunos aviones se coloca una aleta pequeña denominada winglet, que reduce notablemente su efecto.

  • Resistencia total es a la suma de ambas resistencias. conseguir

Se a tratado de que la relación entre la sustentación y la resistencia total sea lo más alta posible, lo que se obtiene teóricamente al igualar la resistencia aerodinámica con la inducida, pero dicha relación en la práctica está limitada por factores como la velocidad y el peso admisible de la célula del avión.

Vuelo de un avión
El primer gran problema que encontraron los ingenieros aeronáuticos se conoce popularmente como la barrera del sonido. Se alcanza cuando la aeronave llega a la velocidad del sonido en el aire (unos 1.220 km/h al nivel del mar) conocida como Mach 1. Al obtener esa velocidad, se produce de forma brusca una modificación en la compresibilidad del aire, llamada onda de choque. El resultado de esta distorsión incrementa la resistencia al avance del avión que afecta a la sustentación del ala y a los mandos de vuelo. Por tanto, en los aviones que no estén adecuadamente diseñados, es imposible controlar el vuelo.

El ruido es un gran problema asociado con los aviones y sobre todo con el vuelo supersónico. Su mayor nivel de ruido se produce cuando la onda de choque originada por un vuelo supersónico impacta el suelo, generando un fragor en forma de explosión. Este efecto se conoce con el nombre de estampido sónico y puede romper los cristales de las ventanas de las casas en zonas muy alejadas del avión que lo ha causado. Los investigadores y los fabricantes intentan reducir tanto el ruido de los motores como el estampido sónico, entre otras cosas porque les obligan las regulaciones de las autoridades aeronáuticas, que van desde prohibir el vuelo de aviones supersónicos sobre áreas pobladas, hasta establecer procedimientos, horarios y trayectorias especiales de despegue y aterrizaje, con el fin de reducir el impacto acústico de cualquier tipo de avión que opera en los aeropuertos.

Otro de los problemas asociados con el vuelo supersónico es la alta temperatura que se produce por la fricción del aire con las superficies exteriores del aeroplano. Este problema se conoce con el nombre de barrera del calor. Para contrarrestar las altas temperaturas y presiones que origina la velocidad supersónica, los materiales de la estructura y los de la superficie deben ser más resistentes al calor y a la presión que los utilizados en los aviones subsónicos. El titanio es un ejemplo de material con gran eficiencia ante ambos efectos. La necesidad de volar cada vez a mayor velocidad y altitud, y con más autonomía de vuelo, han propiciado la aparición de nuevos diseños aerodinámicos y de modernos materiales para las estructuras del aparato.

Hay dos sistemas de tracción que permiten volar a un aeroplano: la hélice y la propulsión a chorro:

  • La hélice puede ser movida tanto por un motor de combustión interna como por un motor turborreactor. Debido a su diseño, empuja el aire hacia atrás con sus palas, que penetran en el aire como un tornillo. El motor de pistón se utiliza en los aviones propulsados por hélice. Puede ser de dos tipos: de cilindros y rotativo.

  • La propulsión a chorro produce el empuje al descargar los gases de escape, producto de la combustión, a una velocidad mucho mayor que la que tenía el aire al entrar en el motor. En modelos especiales se han usado motores cohete para proporcionar empuje adicional, basándose en el mismo principio de acción y reacción.

Un motor de aviación tiene que satisfacer un número importante de requerimientos: alta fiabilidad, larga vida, bajo peso, bajo consumo de combustible y baja resistencia al avance. El factor más importante es el de la fiabilidad, ya que afecta de modo directo al primer requisito del transporte aéreo: la seguridad. La vida larga tiene repercusiones económicas interesantes para la aviación comercial. El peso y el bajo consumo son interdependientes, a mayor peso más consumo y más combustible a cargar que a su vez también pesa. La baja resistencia al avance se consigue reduciendo el área frontal, obteniendo con ello menos consumo.

El motor de reacción se basa en el principio de acción y reacción y se divide en tres grupos: el turborreactor, el turbopropulsor y el cohete.

Los tres tipos más comunes de motores de reacción son el turborreactor, la turbohélice y el turboventilador. El aire que entra en un motor turborreactor se comprime y pasa a la cámara de combustión. Allí el oxígeno del aire se combina con el combustible; es decir, lo quema. Los gases calientes generados hacen girar la turbina que activa el compresor, creándose un ciclo. En las turbohélices, casi toda la potencia la genera la hélice movida por la turbina, y sólo un 10% del empuje se debe a los gases del escape. Los turboventiladores combinan el chorro de gases calientes con aire propulsado por un ventilador, que también es movido por la turbina y desviado alrededor de la cámara de combustión, lo que reduce el ruido. Esta es la razón por lo que se emplea mucho en la aviación civil.

CONCLUSIONES

  • Un avión ser mantiene gracias a la diferencia de presiones.

  • Existen varios factores tanto internos como externos que participan en este periodo.

  • Los cuales están interrelacionados, uno depende del otro

  • Una aeronave requiere además de estos factores de un motor que la impulse, y puede ser de varios tipos.

  • Existen diferentes tipos de aviones, los cuales tienen diferentes aplicaciones, algunos podrán ser más rápidos otros más lentos pero todos tiene el mismo principio.

GLOSARIO

Turborreactor: Motor de reacción que comprende una turbina de gas, cuya expansión por medio de toberas produce un efecto de propulsión de reacción.

Fiabilidad : f. Calidad de fiable / probabilidad de que una máquina, un aparato, un dispositivo, etc., cumpla una determinada función bajo ciertas condiciones durante un determinado tiempo.

BIBLIOGRAFÍA

ENCICLOPEDIA

Encarta 2001

EDICIÓN BÁSICA

MICROSOFT

EL PEQUEÑO LAROUSSE ILUSTRADO 2001

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