Aerodinámica Básica PDF

# Secretaria de Comunicaciones y Transportes ## Dirección General de Aeronáutica Civil ### Centro Internacional de Adiestramiento de Aviación Civil ## Aerodinámica Básica ### Introducción La presente obra relativa a Aerodinámica, trata esta materia en forma completamente simple y aún a veces descri...

# Secretaria de Comunicaciones y Transportes ## Dirección General de Aeronáutica Civil ### Centro Internacional de Adiestramiento de Aviación Civil ## Aerodinámica Básica ### Introducción La presente obra relativa a Aerodinámica, trata esta materia en forma completamente simple y aún a veces descriptiva. Sin embargo, llena su propósito dado que está destinada al primer contacto que tienen con dicha materia los estudiantes de las diferentes ramas de aeronáutica en el CIAAC. La obra se encuentra acompañada al final de cada capítulo de una serie de preguntas, con el propósito de que el alumno verifique los conocimientos obtenidos, por lo que no se incluyen las respuestas. **Autor**: ING. AURELIO MUÑIZ VAZQUEZ ### Indice | CAPITULO | PAGINA | |:---:|:---:| | MECANICA DE FLUIDOS | 1 | | FUERZAS Y MOMENTOS QUE ACTUAN SOBRE UN AVION | 5 | | ORGANOS DE MANDO | 22 | | SISTEMAS HIPERSUSTENTADORES | 28 | | DESPLOMES Y BARRENAS | 33 | | ESTABILIDAD | 40 | | MANIOBRAS | 45 | # Capítulo 1 ## Mecánica de Fluidos ### Elementos de la Aerodinámica La aerodinámica es la parte de la Física que trata los efectos producidos por la acción del aire (atmósfera) sobre un cuerpo ( ). ### Atmósfera Es la capa gaseosa que envuelve a la tierra y que se compone de una mezcla de Nitrógeno, Oxígeno y Gases Raros en una proporción constante de 78,21 y 1% y como elementos variables el Bióxido de Carbono y Humedad. * N2 = 78% * G. R. 1% * O2= 21% Para su estudio, la atmósfera se divide en varias capas en las que se considera como factor principal la variación de la temperatura. * Exosfera * Termósfera * Mesósfera * Estratosfera * Tropósfera ### Atmósfera Estándar Ya que la atmósfera real está en un constante cambio no se puede considerar un mismo valor para una determinada situación, lo que ha hecho necesario establecer una serie de valores fijos para una altitud determinada. A estas condiciones, ideales de atmósfera, se le llama Atmósfera Estándar, con los siguientes valores. 1. La temperatura al nivel del mar (N.M.M.) es de 15°C y tiene un gradiente de 0.0065° c/mto. ( -2°c/304.8mt. (1000 H)) 2. La aceleración por gravedad tiene un valor de 9,0665 m/seg2. 3. La presión al N. M. M. es de 76 cm Hg 6 1013.25 mb sin decrecer proporcionalmente con la altitud 4. El peso específico del aire es de 1.2255 kg/m3 al N. M. M. a 15°C y 76 cm Hg. 5. El valor de la densidad del aire al nivel del mar es de 0.12497 aproximadamente 1 Kg masa / 8 m3. 6. El aire es completamente seco, es decir la humedad relativa 0% ### Grupos Principales de un Avión El avión es un conjunto racional de elementos, que unidos entre sí permiten el vuelo estable y controlado. Los grupos principales en los que se divide el avión para su estudio son los siguientes: 1. Grupo Fuselaje 2. Grupo Alas 3. Grupo Empenaje 4. Grupo Motopropulsor 5. Grupo Tren de Aterrizaje ### Flujo Es el movimiento de un fluido (líquido ó gas). ### Flujo Laminar Cuando un fluido tiene un movimiento continuo y uniforme, en el que las partículas siguen trayectorias paralelas entre sí, debido a que los cambios de dirección son poco pronunciados se llama Flujo Laminar. ### Línea de Corriente La trayectoria seguida por una partícula de un fluido se conoce como línea de corriente ó Filete Fluido. ### Flujo Turbulento Si el flujo tiene que seguir una trayectoria con cambios de dirección muy marcados, las líneas de corriente no pueden seguir esta trayectoria, desorganizándose y formándose remolinos 6 turbulencias. A este flujo desorganizado se le conoce como flujo turbulento. ### Teorema de Bernoulli Bernoulli determinó que para un flujo laminar. * p + 1/2 pv2 = CONSTANTE * p = Presión Estática. * q = Presión Dinámica. Por lo que, si se tiene un tubo en el que la sección transversal esté disminuyendo y dentro de él se tiene un flujo en movimiento: * La velocidad del flujo se está incrementando. * La presión dinámica se esta incrementando. * La presión estática está disminuyendo. * La suma de la presión estática y la presión dinámica permanece constante. ### Presión Estática Por presión estática se entiende como la presión "quieta" de la atmósfera. De manera que cuando el aire está en reposo el valor de la presión estática es igual a la presión atmosférica y conforme el aire va tomando velocidad la presión estática va disminuyendo. ### Presión Dinámica También se conoce como presión de impacto debido a que es la presión por el choque de las partículas del fluido; depende de la densidad y la velocidad del mismo. ### Tubo de Venturi El tubo de Venturi es un tubo de sección variable en el que se indica la variación de la presión estática al estar variando la sección del tubo. Si en la sección "A" del tubo se tiene un gasto de fluido determinado a una velocidad específica, en la sección "B" que es más reducida, se debe tener mayor velocidad para mantener el mismo gasto, lo que hace que el fluido tenga menor presión estática en esa sección. ### Sistema Pitot Estático Este sistema sirve para medir la velocidad del flujo por medio de diferencia de presiones. En una forma paralela del flujo se mide la presión total (H) y perpendicular al mismo flujo se mide la presión estática (p), dándonos la diferencia de estas dos presiones la presión dinámica (q). Por medio de la presión dinámica se obtiene la velocidad del flujo. ### Cuestionario Capítulo 1 1. Qué es la Aerodinamica ? 2. Qué es la atmósfera ? 3. De las capas de la atmósfera cuál es la más importante para la Aerodinamica ? 4. De qué sustancias se compone el aire de la atmósfera ? 5. Cuáles son los grupos principales en los que se puede dividir un avión para su estudio ? 6. Qué se entiende por "línea de corriente" ? 7. Cuál es la diferencia entre "flujo laminar" y flujo turbulento? 8. En qué se basa el teorema de Bernoulli ? 9. Qué se conoce como presión estática ? 10. De qué otra forma se conoce a la presión Dinámica ? 11. Para qué sirve el tubo Venturi ? 12. Cómo varía la presión dinámica con respecto a la velocidad del flujo ? 13. Cómo varía la presión estática con respecto a la velocidad del flujo ? 14. A la suma de la presión estática y la presión dinámica se le llama ? 15. En que se utiliza el sistema Pitot Estático ? # Capítulo 2 ## Fuerzas y Momentos que Actúan sobre un Avión Un avión es un cuerpo tridimensional que se mueve en el espacio alrededor de tres ejes: Lateral, Longitudinal y Vertical. Por tanto posee tres grados de libertad, siendo conveniente en el estudio de la aerodinámica del avión, el análisis de sus movimientos alrededor de cada uno de los ejes mencionados. ### Peso (W) El peso (W) del avión se refiere a su peso total. Peso es la fuerza activa a la que está sujeto un cuerpo, debido a la atracción terrestre. ### Centro de Gravedad Centro de gravedad de un cuerpo, es el punto en donde se considera concentrado su peso. ### Tracción La tracción es la fuerza necesaria sobre el avión para que pueda desplazarse dentro del aire venciendo la resistencia al avance la velocidad requerida. La fuerza de tracción se obtiene por la energía proporcionada por una planta motriz que puede ser, principalmente. * Motor de émbolo y hélice. * Turborreactor y hélice. * Turborreactor. ### Levantamiento El levantamiento es la fuerza aerodinámica originada en las alas. Por ser muy pequeño el levantamiento producido por el fuselaje y empenaje se desprecia su valor. El levantamiento es una de las dos fuerzas en que se descompone la fuerza resultante total aerodinámica. La otra componente es la resistencia al avance del ala. * Vr. Viento relativo. * R.- Resultante total aerodinámico. * L.- Levantamiento. ### Origen del Levantamiento La fuerza que hace posible el vuelo, llamada levantamiento ó sustentación, se debe a la diferencia de presiones que actúa sobre las alas del avión, producida por su movimiento en el seno del aire. ### Perfil Alar El perfil alar es una sección transversal del ala diseñada para obtener las mejores características aerodinámicas ### Viento Relativo Es la magnitud y dirección de la velocidad de las líneas de corriente del aire, con sentido contrario al movimiento del perfil alar antes de ser afectadas por dicho perfil. ### Cuerda Geométrica Es la línea recta que une el punto delantero del borde de ataque con el punto trasero del borde de salida de un perfil alar. ### Angulo de Ataque Angulo de ataque es el ángulo formado por la línea de la cuerda geométrica y la dirección del viento relativo. ### Fuerza Resultante Aerodinámica De acuerdo con el teorema de Bernoulli y el principio de continuidad, en una zona de un filete fluido donde existe menor presión las partículas tienen mayor velocidad; así si los filetes de aire tienen mayor velocidad sobre el extrados y menor bajo el intrados, aparecerá una depresión sobre el primero y una sobrepresión sobre el segundo, resultando una diferencia de presión que origina la fuerza hacia arriba y hacia atrás que es la llamada resultante aerodinámica. ### Variación de la Fuerza Resultante Aerodinámica La magnitud, sentido y punto de aplicación (centro de presión) de la fuerza resultante aerodinámica, varía de acuerdo con la densidad atmosférica, velocidad, ángulo de ataque y superficie alar. ### Centro de Presión (C.P.) Centro de presión es el punto donde se considera aplicada la fuerza resultante aerodinámica. Su situación es la intersección de la fuerza resultante aerodinámica con la cuerda geométrica. ### Resistencia al Avance (Da) La resistencia al avance es la fuerza que se opone al movimiento del avión. Es la fuerza que debe ser equilibrada por la fuerza de tracción. D= Da + Dp + Di + Df. * Da- Resistencia Alar. * Dp- Resistencia parasita. * Di- Resistencia inducida. * Df- Resistencia de rozamiento. ### Resistencia Alar La resistencia alar es la componente de la fuerza resultante Aerodinámica que queda en dirección paralela a la dirección del viento relativo. ### Factores de la Resistencia Alar La resistencia alar está dada por la expresión D=CDSV2 * ९ = Densidad del aire. * S = Superficie alar. * CD Coeficiente de resistencia al avance: alar * V Velocidad del avión. Los factores y V son los mismos explicados para el levantamiento, variando únicamente el coeficiente de resistencia CD. ### Coeficiente de Resistencia Alar (CD) El coeficiente de resistencia alar, al igual que el coeficiente de levantamiento, varía con respecto al ángulo de ataque. Cada tipo de perfil, tendrá su gráfica característica para encontrar sus valores de CD para los diferentes ángulos de ataque que se consideren. Las gráficas son del siguiente tipo: <br/> ### Resistencia Parasita (Dp) Resistencia Parasita es la fuerza que oponen todas aquellas partes exteriores del avión que no contribuyen a proporcionar levantamiento. La resistencia parasita es debida al área frontal del fuselaje, empenajes, tren de aterrizaje, antenas, montantes, tirantes, etc. ### Factores de la Resistencia Parasita Los factores de la Resistencia Parasita son semejantes a los de la resistencia alar, considerándose independientes del ángulo de ataque. Aproximadamente Dp - 1.28a v2 * a Area placa plana equivalente. * V Velocidad relativa del avión. Los factores y V son los mismos considerados anteriormente. ### Placa Plana Equivalente Todas las partes exteriores del avión que se oponen al avance tienen cierto corte o perfil de modo que ofrecen la mínima resistencia. (forma currentilínea ó aeroforme). Para la aplicación de la fórmula, cada una de estas áreas frontales hay que referirla ó convertirla a una área plana que sea equivalente en su resistencia. La placa plana equivalente de la resistencia parasita total del avión es la suma de todas las áreas de las placas equivalentes en su resistencia, de cada una de las determinadas partes del avión. Los cuerpos perfectamente diseñados aerodinámicamente, serán los que tengan los mínimos valores de sus placas planas equivalentes. ### Resistencia Inducida (Di) La resistencia inducida es la resistencia al avance que se produce en la punta de las alas de todos los aviones, debida a la turbulencia o torbellinos que se forma en las mismas, por efecto de la diferencia de presiones creada sobre las alas. (Depende también del alargamiento ó razón de aspecto del ala). Al desplazarse el ala en el aire, la presión estática del aire en la parte superior del ala es menor de la que obra en la parte inferior. ### Resistencia de Rozamiento (Df) La resistencia de rozamiento se debe a la viscosidad del aire principalmente. (Viscosidad: Se llama viscosidad al rozamiento interno que presentan los fluidos al desplazarse, creando por lo tanto una resistencia al movimiento de dicho fluido). Al desplazarse el avión dentro del fluido, el aire en contacto directo con su superficie forma una película ó capa, llamada capa límite o superficial. Esta capa se adhiere a la superficie reduciendo su velocidad ejerciendo una acción de frenado lo que determina la resistencia al avance por rozamiento superficial. Esta resistencia aumenta con la rugosidad ó aspereza de la superficie, suciedad sobre la misma, mal unión ó remachado. ### Cuestionario Capítulo 2 1. En vuelo recto y nivelado, qué fuerzas actúan sobre el avión? 2. Qué es el centro de gravedad de un cuerpo? 3. Qué sucede si el cuerpo se cuelga libremente de su centro de gravedad? 4. Qué grupo dá la tracción requerida por el avión? 5. Qué es la tracción? 6. Qué es el levantamiento? 7. Sobre la cuerda aerodinámica el levantamiento es: 8. La dirección de la cuerda geométrica y la del viento relativo forman: 9. Cómo es la velocidad en una zona de mayor presión de un filete fluido? 10. El punto donde se considera aplicada la resultante aerodinámica se llama: 11. Con qué varía el valor y la dirección de la resultante aerodinámica? 12. Cómo es, para ángulos de ataque grandes, antes del desplome la resultante aerodinámica? 13. Qué valor tiene, para ángulos medios la resultante aerodinámica? 14. Qué dirección tiene el levantamiento? 15. Cuál es la expresión del levantamiento? 16. -Cómo varía la densidad con la altitud? 17. Cuál es la superficie alar considerada para el levantamiento? 18. De qué depende el levantamiento? 19. Cuándo se obtiene el levantamiento máximo de perfil?. 20. La velocidad en el sistema MKS se expresa en? 21. Cuánto se aumenta el levantamiento si la velocidad se duplica? 22. - Al efectuar un rizo qué dirección toma el levantamiento? 23. En vuelo recto y nivelado qué dirección tiene el levantamiento? 24. Para ángulos de ataque mayores al ángulo de pérdida el CL? 25. Qué es la resistencia al avance? 26. La resistencia al avance está equilibrada por? 27. La resistencia total al avance está compuesta por? 28. De qué depende la resistencia alar? 29. Con qué varía el valor de CD ? 30. -A qué se debe la resistencia parasita? 31. Qué es la placa plana equivalente? 32. Para qué es la forma fuselada de una parte parasita? 33. En dónde se produce la resistencia inducida? 34. -Aviones de gran envergadura presentan mayor ó menor resistencia inducida.?. 35. A qué se debe la resistencia de rozamiento? 36. Cómo aumenta la resistencia de rozamiento? # Capítulo 3 ## Órganos de Mando Los órganos de mando son los elementos de un avión, que operados por el piloto transmiten su acción a las superficies de control para producir los movimientos del avión alrededor de sus tres ejes. ### Tipo Convencional El tipo convencional de órganos de mando de un avión consta de un bastón y unos pedales: #### Bastón Con el bastón se controlan los alerones y el timón de profundidad 6 elevadores. **Con movimiento hacia adelante, el timón de profundidad baja. El avión pica ó baja la nariz.** Figura No. 52 sucediendo lo contrario si el movimiento del bastón es hacia atrás. Figura No.53 **Con movimiento hacia la izquierda, el alerón del ala izquierda sube y el del ala derecha baja. El avión se inclina a la izquierda.** Figura No. 54 **Inclinándose a la derecha cuando el movimiento del bastón sea hacia la derecha.** En algunos tipos de aviones, el bastón tiene su volante de control para los alerones exclusivamente. #### Pedales Los pedales controlan el timón direccional. Presionando el pedal izquierdo, el timón direccional, gira hacia la izquierda. El avión tiende a girar a la izquierda sobre un plano horizontal. Sucediendo lo contrario si se presiona el pedal derecho. Figura No. 55 ### Superficies de Control Son superficies móviles que forman parte del ala y del empenaje. Por efectos aerodinámicos, producen momentos que provocan los movimientos alrededor de los tres ejes del avión. Fig. 56 #### Timón de Profundidad Así se llama a las superficies de control colocadas en la parte posterior del estabilizador horizontal del empenaje. Figura No. 57 El efecto aerodinámico producido por el movimiento del timón de profundidad, provoca el movimiento alrededor del eje transversal denominado comúnmente "cabeceo". Figura No. 57 ### Alerones Son las superficies de control colocadas en los extremos del borde de salida del ala, uno en el lado izquierdo y otro en el derecho, con movimientos alternos, es decir cuando uno sube el otro baja. El efecto aerodinámico producido por el movimiento de los alerones, provoca el movimiento alrededor del eje longitudinal denominado comúnmente "Banqueo" 6 "Alabeo". Figura No.60 El movimiento del alerón izquierdo hacia arriba y el derecho hacia abajo produce un banqueo hacia la izquierda: el ala izquierda baja y la derecha sube. El movimiento del alerón izquierdo hacia abajo y el derecho hacia arriba produce un banqueo hacia la derecha. ### Timón Direccional Es la superficie móvil colocada en la parte posterior de los planos verticales del empenaje. El efecto aerodinámico producido por el movimiento del timón direccional, provoca el movimiento alrededor del eje vertical denominado comúnmente "Guiñada". Figura No. 62 El movimiento hacia la derecha del timón direccional produce una guiñada hacia la derecha. Hacia la izquierda produce una guiñada hacia la izquierda. #### Ayudas Mecánicas de Control pueden ser accionadas: * Directa o mecánicamente. Figura No. 63 * Ayudadas por aletas compensadoras por efecto aerodinámico. Figura 64. * Ayudadas por medio hidráulicos. Figura No. 65 ### Aletas Compensadoras También llamadas compensadores, son pequeñas superficies regulables que se fijan al borde de salida de las superficies de control. Figura No. 66 La carga aerodinámica sobre la aleta compensadora produce un momento alrededor de la articulación de tal manera que hace girar a la superficie de control en sentido contrario para producir a su vez un momento aerodinámico que mantiene al avión en la actitud deseada por el piloto. Figura No. 67 Los compensadores pueden ser fijos o controlables. Se usan por ejemplo, para vuelo con potencia desigual, en bimotores, para vuelo con una trayectoria definida independientemente de la acción del viento, para compensar cualquier cambio de balanceo del avión por consumo de combustible 6 reacomodo de pasajeros. Figura No. 68 ### Cuestionario Capítulo 3 1. Qué se requiere hacer para producir el movimiento del avión alrededor de sus tres ejes? 2. Con qué se operan las superficies de control?. 3. En qué consiste el tipo convencional de órganos de mando? 4. Con qué se controlan los alerones y el timón de profundidad? 5. El avión baja la nariz si el bastón?. 6. Si el bastón se mueve hacia atrás, el avión?. 7. Moviendo el bastón a la izquierda, cómo se mueven los alerones? 8. Moviendo el bastón à la izquierda, cómo se mueve el avión? 9. Con qué se acciona el timón direccional? 10. Presionando el pedal izquierdo el timón gira hacia? 11. Qué son las superficies de control? 12. La acción de las superficies de control se genera por? 13. La superficie de control colocada atrás del estabilizador horizontal se llama? 14. Las superficies de control colocadas en los extremos del borde de salida de las alas, se llaman? 15. La superficie de control colocada atrás del estabilizador vertical se llama? 16. Cuáles son los sistemas usados para accionar las superficies de control? 17. Diga usted que son las aletas compensadoras. Describa usted su acción. # Capítulo 4 ## Sistemas Hipersustentadores Para ciertas condiciones de vuelo, es necesario variar el levantamiento así como la resistencia al avance del avión. Por ejemplo en el despegue, ascenso, descenso y aterrizaje; por esto, a los aviones modernos se les ha dotado de dispositivos para lograr el aumento del coeficiente de levantamiento y de resistencia al avance. ### Aletas de Ala (Flaps) Son dispositivos colocados en el borde de salida del ala que tiene un movimiento simultáneo hacia abajo, incrementando de esta forma la combadura de dicha ala. Con el uso de aletas, se obtiene un aumento de levantamiento, y de resistencia al avance, lográndose un freno aerodinámico. Los efectos anotados permiten a su vez efectuar descensos más pronunciados para el aterrizaje sin aumento de velocidad, ventaja de gran conveniencia al entrar en campos con obstáculos en sus cabeceras. Figura No. 70. ### Tipos de Aletas * **Aletas Posteriores (Flaps)** se colocan en el borde de salida de las alas, girando hacia abajo, ó corriendo se hacia atrás y girando siendo las más usuales las siguientes: Figura No.71. * **Aletas de Partida** * **Aletas Zap** ### Ranuras (Sistema Slat-Slot) Consisten en una abertura (Slot) entre un pequeño perfil (slat) que se prolonga a todo lo largo de la envegadura (6 parte de ella) y el ala principal Figura No.76 Para evitar momentos inconvenientes de picada, las aletas deben operarse disminuyendo la velocidad del avión con respecto a la de crucero normal, de acuerdo con las especificaciones y técnicas de vuelo de cada tipo de avión. Figura No.73 ### Como funcionan las Alas De acuerdo con el tipo usado, el coeficiente de levantamiento aumenta un porcentaje sobre el del perfil básico, al hacer uso de las aletas. Figura No. 72. Debido a que con el uso de aletas, el coeficiente de levantamiento máximo se obtiene a un ángulo de ataque menor, existe la tendencia al aterrizaje sobre el tren principal ó en "dos puntos". Con el uso de aletas se obtienen las siguientes ventajas: * Mayor coeficiente de levantamiento, permitiendo despegar a menor velocidad. * Mayor resistencia al avance, lográndose una carrera más corta en el terreno para detener el avión. Figura No. 75. ### Ranuras Móviles Existen ranuras fijas y ranuras móviles. La ranura fija es aquella que ya está implícita en la construcción del ala y cualquiera que sea la actitud que el avión tome, siempre permanecerá dicha ranura. Figura No. 77. ### Ranuras Fijas Las ranuras permiten que a grandes ángulos de ataque el flujo de aire pase por ella a gran velocidad evitando el despegue de los filetes de aire y logrando un aumento de CL. Retardando también de esta forma la presencia del desplome. ### Ranuras Móviles La ranura movil, se forma al desplazarse automáticamente hacia adelante una aleta que forma el borde de ataque, de manera que a ángulos de ataque bajos, la aleta es empujada contra el ala cerrando la ranura. A ángulos de ataque altos, se produce un efecto de succión sobre el ala, lo que obliga a desplazarse a la aleta hacia adelante abriendo la ranura. Su funcionamiento se basa en la distribución de presiones sobre el borde de ataque, en función del ángulo de ataque. ### Cuestionario Capítulo 4 1. Para qué sirven los sistemas hipersustentadores de un avión? 2. Qué efecto producen las aletas sobre el perfil? 3. Con las aletas se obtienen descensos? 4. Con el uso de las aletas, y con respecto al perfil básico, el C₁? 5. Con el uso de aletas el aterrizaje se realiza con velocidad? 6. Con el uso de aletas las carreras de aterrizaje y despegue son:? 8. Con las ranuras se evita? 9. Qué tipos de ranuras existen? 10. Cuáles son los tipos de aletas más usados? 11. Cuál aleta es más efectiva? 12. Cuál aleta es menos efectiva? 13. Qué es el sistema SLAT-SLOT en un ala? # Capítulo 5 ## Desplomes y Barrenas Los accidentes atribuidos a desplome y barrenas han creado un mal entendido acerca de tales maniobras. Los desplomes y barrenas son reacciones normales del avión al uso de los controles por el piloto. Un avión por sí mismo evitará esas maniobras, 6 si es forzado a hacerlas podrá recobrarse sólo. Los desplomes y barrenas no intencionales suceden solo cuando un avión es mal operado y forzado a violar sus tendencias normales. Cuando las alas del avión pierden su fuerza sustentadora, el avión entra en desplome, los controles pierden eficiencia, la nariz se inclina hacia abajo y el avión cae rápidamente. Si el avión gira durante el descenso, el desplome se convierte en barrena. ### Causas de Desplomes La pérdida de sustentación que produce un desplome es causada por un ángulo de ataque excesivo, ó por una velocidad verdadera inferior a la mínima de sustentación; para la mayoría de los aviones el ángulo de ataque efectivo máximo es aproximadamente de 20°. Si el piloto hace que el ala sobrepase dicho ángulo, el área de baja presión sobre el ala que produce la mayor parte de la fuerza sustentadora, se destruirá por las turbulencias y el avión al perder mucha de su fuerza sustentadora, entrará en desplome. O sea que la pérdida de sustentación en las aeronaves puede ser causada por: 1. Baja velocidad a igual ángulo de ataque. 2. Angulo de ataque excesivo a igual velocidad. Si el ángulo de ataque se mantiene constante y la velocidad disminuye, la fuerza de levantamiento también disminuye, llegando a una condición tal que el peso de la aeronave no es equilibrado por el levantamiento, entrando la aeronave al desplome. ### Diagnóstico del Desplome Un ángulo de ataque excesivo y una velocidad inferior a la mínima de desplome son las causas de los desplomes. Muchos aviones están ahora equipados con dispositivos de alarma de desplome que avisan al piloto la proximidad de un desplome. En aviones que no están equipados con este dispositivo, el instrumento más confiable con que se puede contar para detectar un desplome, es el velocímetro. Excepto en casos de desplome causados por altos factores de carga debidos a vueltas cerradas y subidas abruptas, hay una relación definida entre la velocidad del aire y las condiciones de desplome. En efecto, cualquier buen piloto que vuele un avión con el cual no esté familiarizado, ascenderá a una altura suficiente y aprenderá las características de desplome del avión, en relación con la velocidad del aire indicada. El proceso es exactamente como se muestra en la Figura No. 83 que ilustra el mecanismo de un desplome. ### Desplome en el Aire En el momento en que sucede el desplome (etapa 3), el piloto notará la velocidad de aire indicada. Esto le dará la velocidad exacta a la cual el avión se desplomará, cuando se aproxime para un aterrizaje. Es también una cifra básica de la cual se pueden computar las velocidades más eficientes para ascensos y planeo. ### Desplome en Prácticas Durante los desplomes de prácticas, si se cierra el acelerador completamente, el motor pudiera pararse, para evitar esto, solo se debe cerrar parcialmente. Los desplomes no intencionales suceden más frecuentemente cuando se está girando. Esto se debe a que el avión entrará en desplome a una velocidad mayor al dar una vuelta que en vuelo recto. Estos desplomes pueden no dar ningún aviso y frecuentemente se convierten en barrenas. Cuando un avión banquea en un giro, la dirección de la sustentación no es vertical hacia arriba, sino inclinada hacia la horizontal. Así, la fuerza sustentadora desarrollada por las alas jala al avión hacia un lado, así como hacia arriba. Si el avión debe mantener su altitud durante el giro, la porción de la sustentación hacia arriba debe ser adecuada para soportar el peso del avión. ### Cuestionario Capítulo 5 1. A qué se debe la pérdida de sustentación? 2. Cómo varía la sustentación cuando se mantiene constante el ángulo de ataque, y se disminuye la velocidad? 3. Qué sucede con el levantamiento si se mantiene la velocidad constante y se disminuye el ángulo de ataque? 4. Al sobrepasar el ala el ángulo de ataque máximo efectivo, la turbulencia hace que: 5. Cuando un avión pierde su fuerza sustentadora que sucede? 6. Si el avión gira durante el desplome, éste se convierte en? 7. Los desplomes no intencionales ocurren más a menudo durante la ejecución de qué maniobra? 8. En un banqueo, mientras mayor sea el ángulo de banqueo, qué sucede con la componente vertical de la sustentación? 9. Para que la componente vertical de la sustentación permanezca constante es necesario que la sustentación? 10. Para un mismo avión, sin variar la altitud, la velocidad de desplome? 11. Cuánto vale a 90 grados, la componente vertical de la sustentación? 12. Qué se debe hacer al entrar en un desplome? # Capítulo 6 ## Estabilidad La estabilidad es la propiedad de un cuerpo de regresar por sus propios medios a su condición de equilibrio, después de haber sido alterado de dicha condición. ### Equilibrio Existen tres clases de equilibrio: #### Equilibrio Estable Cuando al apartar a un cuerpo de su posición de equilibrio se originan fuerzas ó momentos que lo regresan a su posición original. El equilibrio estable es la estabilidad. #### Equilibrio Inestable Cuando al apartar a un cuerpo de su posición de equilibrio se originan fuerzas ó momentos que lo separan aún más de su posición original. #### Equilibrio Indiferente Cuando al apartar al cuerpo de su posición de equilibrio no se producen fuerzas ó momentos que lo regresen 6 lo alejen de su posición original, sino que se queda en la posición a la que se movió. ### Tipos de Estabilidad La estabilidad se puede lograr de dos maneras, dependiendo de la forma de regresar a su estado de equilibrio. A estas dos formas se les llama: estabilidad estática y estabilidad dinámica. #### Estabilidad Estática Un avión es estáticamente estable, si en cualquier desplazamiento de su posición de equilibrio, manteniendo fijos los controles, se producen fuerzas 6 momentos que tienden a llevarlo a su posición original en un solo movimiento. #### Estabilidad Dinámica Un avión es dinámicamente estable, cuando al apartarse de su posición de equilibrio por alguna causa cualquiera, sin mover sus mandos, aparecen fuerzas ó momentos que lo regresen a la posición original con una oscilación decreciente ó amortiguada. ### Estabilidad de un Avión Existen tres diferentes estabilidades sobre un avión. #### Estabilidad Longitudinal Es la que presenta el avión alrededor de su eje transversal. #### Estabilidad Direccional Es la que presenta el avión alrededor de su eje vertical. #### Estabilidad Lateral Es la que presenta el avión alrededor de su eje longitudinal. ### Angulo Diedro (δ) Es el ángulo formado entre el plano longitudinal de las alas y el plano transversal del avión. ### Cuestionario Capítulo 6 1. A la propiedad de un cuerpo de regresar a su condición estable después de alterar su equilibrio,- se le llama? 2. Cuándo un cuerpo logra el equilibrio? 3. Cuáles son las tres clases de equilibrio existentes? 4. Definir el equilibrio Estable. 5. Definir el equilibrio Inestable. 6. Definir el equilibrio Indiferente: 7. Definir estabilidad Estática: 8. Definir estabilidad Dinámica: 9. Un avión excesivamente estable resulta: 10. Un avión militar debe ser? 11. Sobre que ejes se logra la estabilidad de un avión? 12. La estabilidad longitudinal es con respecto al eje? 13. La Estabilidad direccional es con respecto al eje? 14. La estabilidad lateral es con respecto al eje? 15. Qué es el ángulo diedro? 16. Qué es el flechado del ala? # Capítulo 7 ## Maniobras ### Planeo Durante el vuelo en planeo, se considera que no existe fuerza de tracción, por lo que únicamente existen tres fuerzas, el levantamiento, el peso y la resistencia al avance. ### Angulo de Planeo Es el ángulo formado por una horizontal y la trayectoria descrita por el avión. ### Distancia de Planeo Es la longitud de una línea horizontal desde el punto en que una aeronave empieza su planeo hasta el punto en que lo termina. La distancia de planeo, es directamente proporcional a la altura en que se empieza el planeo e inversamente proporcional al ángulo de planeo. ### Velocidad de Planeo La velocidad de planeo depende, además del ángulo de planeo, de las características del avión y de la densidad del aire. La velocidad de planeo disminuye a medida que el avión desciende, ya que la densidad del aire aumenta. ### Viraje Al efectuarse un cambio de dirección, el avión tiende a mantener su movimiento en línea recta debido a la inercia. Aparece entonces la fuerza llamada centrífuga que trata de sacar al avión de su trayectoria. En el viraje equilibrado aparece la reacción a la fuerza centrífuga, llamada centripeta, la cual pone en equilibrio al sistema. ### Angulo de Banqueo La fuerza centripeta se obtiene inclinando hacia abajo el ala del lado hacia el que se desea producir el viraje. ### Fuerzas en el Viraje La fuerza centripeta es una componente de las fuerzas de levantamiento. Por consecuencia en un viraje existirán las fuerzas: Levantamiento (descompuesta en dos componentes, una horizontal y otra vertical), peso, tracción, resistencia al avance y fuerza centrífuga. ### Viraje Perfecto Un viraje es perfecto, cuando la fuerza centripeta iguala a la centrífuga. Mientras mayor sea la masa del avión, mayor deberá ser