Aerodinámica, ensamblaje de aeronaves y aparejos PDF

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Machine Translated by Google Capitulo 2 Aerodinámica, ensamblaje de aeronaves y Aparejo Introducción Tres temas que están directamente relacionados con la fabricación, “aerodinámica”: el estudio de los objetos en movimiento a través del operación y reparación de aeronaves son: aerodinámica, ensamblaje aire y las fuerzas que producen o cambian dicho movimiento. de aeronaves y aparejos. Cada una de estas áreas temáticas, aunque se estudian por separado, eventualmente se conectan para proporcionar Aerodinámicamente, una aeronave se puede definir como un objeto una comprensión científica y física de cómo se prepara una aeronave que viaja por el espacio y que se ve afectado por los cambios en las para el vuelo. Un lugar lógico para comenzar con estos tres temas es condiciones atmosféricas. Para decirlo de otra manera, la aerodinámica el estudio de la aerodinámica básica. Al estudiar aerodinámica, una cubre las relaciones entre la aeronave, el viento relativo y la atmósfera. persona se familiariza con los fundamentos del vuelo de un avión. Aerodinámica básica La atmósfera La aerodinámica es el estudio de la dinámica de los gases, siendo la Antes de examinar las leyes fundamentales del vuelo, se deben interacción entre un objeto en movimiento y la atmósfera el principal considerar varios hechos básicos, a saber, que una aeronave opera en interés de este manual. El movimiento de un objeto y su reacción al flujo el aire. Por lo tanto, se deben comprender aquellas propiedades del de aire a su alrededor se puede ver al observar el agua que pasa por aire que afectan el control y el desempeño de una aeronave. la proa de un barco. La principal diferencia entre el agua y el aire es que el aire es comprimible y el agua es incompresible. La acción del flujo de aire sobre un cuerpo es una gran parte del estudio de la El aire de la atmósfera terrestre está compuesto principalmente de aerodinámica. Algunos términos comunes en los aviones, como timón, nitrógeno y oxígeno. El aire se considera un fluido porque se ajusta a la casco, línea de flotación y manga de la quilla, se tomaron prestados de definición de sustancia que tiene la capacidad de fluir o asumir la forma términos náuticos. del recipiente en el que está encerrado. Si se calienta el recipiente, la presión aumenta; si se enfría, la presión Se han escrito muchos libros de texto sobre la aerodinámica del vuelo disminuye. El peso del aire es mayor al nivel del mar, donde ha sido de los aviones. No es necesario que un mecánico de fuselajes y comprimido por todo el aire de arriba. Esta compresión del aire se llama motores (A&P) tenga tantos conocimientos sobre aerodinámica como presión atmosférica. un ingeniero aeronáutico. El mecánico debe poder comprender las Presión La relaciones entre el desempeño de una aeronave en vuelo y su reacción a las fuerzas que actúan sobre sus partes estructurales. Comprender presión atmosférica generalmente se define como la fuerza ejercida por qué las aeronaves están diseñadas con tipos particulares de contra la superficie terrestre por el peso del aire sobre esa superficie. sistemas de control primario y secundario y por qué las superficies El peso es una fuerza aplicada a un área que resulta en presión. La deben ser aerodinámicamente lisas se vuelve esencial al realizar el fuerza (F) es igual al área (A) multiplicada por la presión (P), o F = AP. mantenimiento de las complejas aeronaves actuales. Por lo tanto, para encontrar la cantidad de presión, divida el área entre la fuerza (P = F/A). Una columna de aire (una pulgada cuadrada) que se extiende desde el nivel del mar hasta la parte superior de la La teoría del vuelo debería describirse en términos de las leyes del atmósfera pesa aproximadamente 14,7 libras; por lo tanto, la presión vuelo porque lo que le sucede a un avión cuando vuela no se basa en atmosférica se expresa en libras por pulgada cuadrada (psi). Por tanto, suposiciones, sino en una serie de hechos. la presión atmosférica al nivel del mar es de 14,7 psi. La aerodinámica es el estudio de las leyes que se ha demostrado que son las razones físicas por las que vuela un avión. El término La presión atmosférica se mide con un instrumento llamado barómetro, aerodinámica se deriva de la combinación de dos palabras griegas: compuesto de mercurio en un tubo que registra la presión atmosférica “aero”, que significa aire, y “dina”, que significa fuerza de poder. Así, en pulgadas de mercurio ("Hg"). cuando “aero” se une a “dinámica” el resultado es [Figura 2­1] La medida estándar en altímetros de aviación 2­1 Machine Translated by Google Por tanto, el aire a gran altura es menos denso que el aire a baja altura, y una masa de aire caliente es menos densa que una masa de aire frío. Vacío pulgadas de Estándar Milibares Estándar El nivel del mar Mercurio El nivel del mar Presión 30 1016 Presión Los cambios de densidad afectan el rendimiento aerodinámico de aviones 29,92" Hg 25 847 1013 megabyte con la misma potencia. Un avión puede volar más rápido a gran altitud 20 677 donde la densidad es baja que a baja altitud donde la densidad es mayor. 15 508 Esto se debe a que el aire ofrece menos resistencia a la aeronave cuando 10 339 contiene una menor cantidad de partículas de aire por unidad de volumen. 5 170 Presión atmosférica 0 0 Humedad La humedad es la cantidad de vapor de agua en el aire. La cantidad máxima 1" de vapor de agua que puede contener el aire varía con la temperatura. Cuanto mayor es la temperatura del aire, más vapor de agua puede absorber. 1" 1. La humedad absoluta es el peso del vapor de agua en una unidad de 1" volumen de aire. 0,491 libras de mercurio 2. La humedad relativa es la relación, en porcentaje, entre la humedad Figura 2­1. Barómetro utilizado para medir la presión atmosférica. real del aire y la humedad que retendría si estuviera saturado a la misma temperatura y presión. y los informes meteorológicos de EE. UU. han sido "Hg. Sin embargo, los mapas meteorológicos mundiales y algunos instrumentos de aviones Suponiendo que la temperatura y la presión permanecen iguales, la densidad fabricados fuera de EE. UU. indican la presión en milibares (mb), una unidad métrica. del aire varía inversamente con la humedad. En los días húmedos, la Al nivel del mar, cuando la presión atmosférica promedio es de 14,7 psi, la densidad del aire es menor que en los días secos. Por esta razón, un avión presión barométrica es de 29,92" Hg y la medida métrica es de 1013,25 mb. requiere una pista más larga para despegar en días húmedos que en días secos. Una consideración importante es que la presión atmosférica varía con la Por sí solo, el vapor de agua pesa aproximadamente cinco octavos de lo altitud. A medida que un avión asciende, la presión atmosférica disminuye, que pesa una cantidad igual de aire perfectamente seco. Por lo tanto, el contenido de oxígeno del aire disminuye y la temperatura disminuye. Los cuando el aire contiene vapor de agua, no es tan pesado como el aire seco cambios de altitud afectan el rendimiento de una aeronave en áreas como que no contiene humedad. la sustentación y la potencia del motor. Los efectos de la temperatura, la altitud y la densidad del aire en el desempeño de las aeronaves se tratan en Aerodinámica y las leyes de la física La ley de conservación los párrafos siguientes. de la energía establece que la energía no se puede crear ni destruir. Densidad La densidad es el peso por unidad de volumen. Como el aire es una mezcla de gases, se puede comprimir. Si el aire en un recipiente tiene la mitad de El movimiento es el acto o proceso de cambiar de lugar o posición. presión que una cantidad igual de aire en un recipiente idéntico, el aire bajo Un objeto puede estar en movimiento con respecto a un objeto e inmóvil con mayor presión pesa el doble que el del recipiente bajo menor presión. respecto a otro. Por ejemplo, una persona sentada tranquilamente en un avión que vuela a 200 nudos está en reposo o inmóvil con respecto al avión; El aire bajo mayor presión es dos veces más denso que el del otro recipiente. sin embargo, la persona y la aeronave están en movimiento con respecto al Para un peso igual de aire, el que está bajo mayor presión ocupa sólo la aire y a la tierra. mitad del volumen del que está bajo la mitad de presión. El aire no tiene fuerza ni poder, excepto presión, a menos que esté en La densidad de los gases se rige por las siguientes reglas: movimiento. Sin embargo, cuando se mueve, su fuerza se hace evidente. Un objeto en movimiento en el aire inmóvil sufre una fuerza ejercida sobre 1. La densidad varía en proporción directa con la presión. él como resultado de su propio movimiento. no hace 2. La densidad varía inversamente con la temperatura. Entonces, hay diferencia en el efecto, ya sea que un objeto se mueva con respecto al aire o que el aire se mueva con respecto a 2­2 Machine Translated by Google el objeto. El flujo de aire alrededor de un objeto causado por el movimiento del aire o del objeto, o de ambos, se llama viento relativo. Si un avión vuela contra el viento en contra, se ralentiza. Si el viento proviene de cualquier lado del rumbo de la aeronave, la aeronave se desvía de su rumbo a menos que el piloto tome medidas correctivas en contra de la dirección del viento. Velocidad y aceleración Los términos “velocidad” y “velocidad” a menudo se usan indistintamente, pero no tienen el mismo significado. La tercera ley de Newton es la ley de acción y reacción. Esta ley establece que La velocidad es la velocidad del movimiento en relación con el tiempo y la velocidad por cada acción (fuerza) hay una reacción (fuerza) igual y opuesta. Esta ley se es la velocidad del movimiento en una dirección particular en relación con el tiempo. puede ilustrar con el ejemplo de disparar un arma. La acción es el movimiento hacia adelante de la bala mientras que la reacción es el retroceso del arma. Un avión parte de la ciudad de Nueva York y vuela 10 horas a una velocidad promedio de 260 millas por hora (mph). Al final de este tiempo, la aeronave puede estar sobre el Océano Atlántico, el Océano Pacífico, el Golfo de México o, si su vuelo fue en una trayectoria circular, incluso puede estar de regreso sobre la Las tres leyes del movimiento que se han analizado se aplican a la teoría del ciudad de Nueva York. Si este mismo avión volara a una velocidad de 260 mph vuelo. En muchos casos, las tres leyes pueden estar vigentes en una aeronave al en dirección suroeste, llegaría a Los Ángeles en unas 10 horas. En el primer mismo tiempo. ejemplo sólo se indica la velocidad del movimiento y denota la velocidad del avión. En el último ejemplo, la dirección particular se incluye con la velocidad del Principio de Bernoulli y flujo subsónico El principio de Bernoulli movimiento, por lo que denota la velocidad de la aeronave. establece que cuando un fluido (aire) que fluye a través de un tubo llega a una constricción o estrechamiento del tubo, la velocidad del fluido que fluye a través de esa constricción aumenta y su presión disminuye. La superficie curvada (curvada) de un perfil aerodinámico (ala) afecta el flujo de aire exactamente como La aceleración se define como la tasa de cambio de velocidad. una constricción en un tubo afecta el flujo de aire. [Figura 2­2] Un avión que aumenta su velocidad es un ejemplo de aceleración positiva, mientras que otro avión que reduce su velocidad es un ejemplo de aceleración o El diagrama A de la Figura 2­2 ilustra el efecto del aire que pasa a través de una desaceleración negativa. constricción en un tubo. En el Diagrama B, el aire fluye a través de una superficie curvada, como un perfil aerodinámico, y el efecto es similar al del aire que pasa a Leyes del movimiento de Newton través de una restricción. Las leyes fundamentales que gobiernan la acción del aire alrededor de un ala se conocen como leyes del movimiento de Newton. A medida que el aire fluye sobre la superficie superior de un perfil aerodinámico, su velocidad aumenta y su presión disminuye; Se forma una zona de baja presión. La primera ley de Newton normalmente se conoce como ley de inercia. Hay un área de mayor presión en la superficie inferior del perfil aerodinámico, y Simplemente significa que un cuerpo en reposo no se mueve a menos que se le esta mayor presión tiende a mover el ala hacia arriba. La diferencia de presión aplique una fuerza. Si un cuerpo se mueve con velocidad uniforme en línea recta, entre las superficies superior e inferior del ala se llama sustentación. Tres cuartas se debe aplicar una fuerza para aumentar o disminuir la velocidad. partes de la sustentación total de un perfil aerodinámico es el resultado de la disminución de la presión sobre la superficie superior. El impacto del aire sobre la superficie inferior de un perfil aerodinámico produce la otra cuarta parte de la Según la ley de Newton, como el aire tiene masa, es un cuerpo. sustentación total. Cuando un avión está en tierra con los motores apagados, la inercia lo mantiene en reposo. Una aeronave sale de su estado de reposo mediante la fuerza de Superficie sustentadora empuje creada por una hélice, o por el escape en expansión, o ambos. Cuando un avión vuela a velocidad uniforme en línea recta, la inercia tiende a mantener Un perfil aerodinámico es una superficie diseñada para obtener sustentación del aire el avión en movimiento. Se requiere alguna fuerza externa para desviar la a través del cual se mueve. Por lo tanto, se puede afirmar que cualquier parte de la aeronave de su trayectoria de vuelo. aeronave que convierta la resistencia del aire en sustentación es un perfil aerodinámico. El perfil de un ala convencional es un excelente ejemplo de perfil aerodinámico. [Figura 2­3] Observe que la superficie superior del perfil del ala tiene una curvatura La segunda ley de Newton establece que si una fuerza externa actúa sobre un mayor que la superficie inferior. cuerpo que se mueve con rapidez uniforme, el cambio de movimiento es proporcional a la cantidad de la fuerza y el movimiento tiene lugar en la dirección La diferencia en la curvatura de las superficies superior e inferior del ala aumenta en la que actúa la fuerza. la fuerza de sustentación. El aire que fluye sobre la superficie superior del ala Esta ley se puede expresar matemáticamente de la siguiente manera: debe llegar al borde de salida del ala en la misma cantidad de tiempo que el aire que fluye debajo del ala. Fuerza = masa × aceleración (F = ma) Para hacer esto, el aire que pasa sobre la superficie superior se mueve a una velocidad 2­3 Machine Translated by Google A masa de aire Sa metro Es metro ass ohF ai r Velocidad aumentada La presión disminuyó presión normal presión normal (En comparación con el original) B flujo normal Mayor flujo flujo normal Figura 2­2. El principio de Bernoulli. Las propiedades aerodinámicas resultantes del ala están determinadas por la 115 mph 14,54 libras/pulg2 acción de cada sección a lo largo de la envergadura. La forma del perfil aerodinámico determina la cantidad de turbulencia o fricción superficial que produce, afectando en consecuencia la eficiencia del ala. La turbulencia y la fricción superficial se controlan principalmente mediante la relación de finura, que se define como la relación entre la cuerda del perfil aerodinámico y el espesor máximo. Si 100 mph 14,7 libras/pulg2 105 mph 14,67 libras/pulg2 el ala tiene un alto índice de finura, es un ala muy delgada. Un ala gruesa tiene un índice de finura bajo. Un ala con un alto índice de finura produce una gran cantidad Figura 2­3. Flujo de aire sobre una sección del ala. de fricción en la piel. Un ala con un índice de finura bajo produce una gran cantidad de turbulencia. mayor velocidad que el aire que pasa por debajo del ala debido a la mayor distancia La mejor vela es un equilibrio entre estos dos extremos para mantener al mínimo que debe recorrer a lo largo de la superficie superior. tanto la turbulencia como la fricción superficial. Este aumento de velocidad, según el principio de Bernoulli, significa una correspondiente disminución de la presión en la superficie. La eficiencia de un ala se mide en términos de la relación sustentación­arrastre (L/ Por tanto, se crea una diferencia de presión entre las superficies superior e inferior D). Esta relación varía con el AOA pero alcanza un valor máximo definido para un del ala, forzando al ala hacia arriba en la dirección de la presión más baja. AOA en particular. En este ángulo, el ala ha alcanzado su máxima eficiencia. La forma del perfil aerodinámico es el factor que determina el AOA en el que Dentro de ciertos límites, la sustentación se puede aumentar aumentando el ángulo el ala es más eficiente; también determina el grado de eficiencia. Las investigaciones de ataque (AOA), el área del ala, la velocidad, la densidad del aire o cambiando la han demostrado que los perfiles aerodinámicos más eficientes para uso general forma del perfil aerodinámico. Cuando la fuerza de sustentación sobre el ala de un tienen el espesor máximo aproximadamente a un tercio de la distancia desde el avión es igual a la fuerza de gravedad, el avión mantiene un vuelo nivelado. borde de ataque del ala. Se han desarrollado alas de gran sustentación y dispositivos de gran sustentación Forma del perfil aerodinámico para alas dando forma a los perfiles aerodinámicos para producir el efecto deseado. Las propiedades individuales de la sección del perfil aerodinámico difieren de las La cantidad de sustentación producida por un perfil aerodinámico aumenta con un propiedades del ala o del avión en su conjunto debido al efecto de la forma en aumento en la curvatura del ala. Camber se refiere a la curvatura de un perfil planta del ala. Un ala puede tener varias secciones de perfil aerodinámico desde la aerodinámico por encima y por debajo de la superficie de la línea de cuerda. La raíz hasta la punta, con ahusamiento, torsión y barrido hacia atrás. curvatura superior se refiere a la superficie superior, la curvatura inferior a la superficie inferior, 2­4 Machine Translated by Google y peralte medio a la línea media de la sección. La comba es positiva cuando la Ángulo de ataque salida de la línea de la cuerda es hacia afuera y negativa cuando es hacia adentro. Por lo tanto, las alas de gran sustentación tienen una gran curvatura Ascenso resultante positiva en la superficie superior y una curvatura ligeramente negativa en la Linea de Elevar cuerda superficie inferior. Los flaps de ala hacen que un ala ordinaria se aproxime a esta misma condición aumentando la curvatura superior y creando una Corriente de aire relativa Arrastrar curvatura inferior negativa. centro de presión También se sabe que cuanto mayor es la envergadura, en comparación con la cuerda, mayor es la sustentación obtenida. Esta comparación se llama relación Figura 2­5. Flujo de aire sobre una sección del ala. de aspecto. Cuanto mayor sea la relación de aspecto, mayor será la sustentación. A pesar de los beneficios de un aumento en la relación de Se define como el ángulo entre la línea de cuerda del ala y la dirección del aspecto, se encontró que las limitaciones definidas estaban definidas por viento relativo. Esto no debe confundirse con el ángulo de incidencia, ilustrado consideraciones estructurales y de resistencia. en la Figura 2­4, que es el ángulo entre la línea de cuerda del ala y el eje longitudinal de la aeronave. Por otro lado, un perfil perfectamente aerodinámico y que ofrece poca resistencia al viento a veces no tiene suficiente potencia de sustentación para despegar el avión del suelo. Así, los aviones modernos tienen perfiles En cada parte del perfil aerodinámico o de la superficie del ala, está presente aerodinámicos que golpean un punto medio entre los extremos, cuya forma una pequeña fuerza. Esta fuerza es de magnitud y dirección diferente a depende de los fines del avión para el que están diseñados. cualquier fuerza que actúe sobre otras áreas hacia adelante o hacia atrás desde este punto. Es posible sumar todas estas pequeñas fuerzas matemáticamente. Esa suma se llama "fuerza resultante" (sustentación). Ángulo de incidencia El Esta fuerza resultante tiene magnitud, dirección y ubicación, y se puede ángulo agudo que forma la cuerda del ala con el eje longitudinal de la aeronave representar como un vector, como se muestra en la Figura 2­5. se llama ángulo de incidencia o ángulo de ajuste del ala. [Figura 2­4] El ángulo El punto de intersección de la línea de fuerza resultante con la línea de cuerda de incidencia en la mayoría de los casos es un ángulo fijo incorporado. Cuando del perfil aerodinámico se llama centro de presión (CP). el borde de ataque del ala es más alto que el borde de salida, se dice que el El CP se mueve a lo largo de la cuerda del perfil aerodinámico a medida que cambia el AOA. ángulo de incidencia es positivo. El ángulo de incidencia es negativo cuando el A lo largo de la mayor parte del rango de vuelo, el CP avanza al aumentar el borde de ataque es más bajo que el borde de salida del ala. AOA y hacia atrás a medida que el AOA disminuye. El efecto del aumento del AOA en el CP se muestra en la Figura 2­6. Ángulo de ataque (AOA) El AOA cambia a medida que cambia la actitud del avión. Dado que el AOA Antes de comenzar la discusión sobre el AOA y su efecto en los perfiles tiene mucho que ver con la determinación de la sustentación, se le da aerodinámicos, primero considere los términos cuerda y centro de presión consideración primordial al diseñar perfiles aerodinámicos. En un perfil (CP), como se ilustra en la Figura 2­5. aerodinámico correctamente diseñado, la sustentación aumenta a medida que aumenta el AOA. Cuando el AOA aumenta gradualmente hacia un AOA positivo, el componente La cuerda de un perfil aerodinámico o sección de ala es una línea recta de sustentación aumenta rápidamente hasta cierto punto y luego, imaginaria que pasa a través de la sección desde el borde de ataque hasta el repentinamente, comienza a disminuir. Durante esta acción, el componente de borde de salida, como se muestra en la Figura 2­5. La línea de cuerda resistencia aumenta lentamente al principio y luego rápidamente a medida que proporciona un lado de un ángulo que finalmente forma el AOA. El otro lado la sustentación comienza a disminuir. del ángulo está formado por una línea que indica la dirección de la corriente de aire relativa. Así, AAO Cuando el AOA aumenta hasta el ángulo de elevación máxima, se alcanza el punto de burbujeo. Esto se conoce como ángulo crítico. Cuando se alcanza el ángulo crítico, el aire deja de fluir suavemente sobre la superficie superior del perfil aerodinámico y comienza a burbujear o Ángulo de incidencia arremolinarse. Esto significa que el aire se desprende de la línea de curvatura superior del ala. Lo que antes era la zona de presión reducida ahora se llena Eje longitudinal con este aire burbujeante. Línea de cuerda del ala Cuando esto ocurre, la cantidad de sustentación disminuye y la resistencia se vuelve excesiva. La fuerza de gravedad actúa y el morro del avión desciende. Esto es un puesto. Por tanto, el punto de burbujeo es el ángulo de pérdida. Figura 2­4. Ángulo de incidencia. 2­5 Machine Translated by Google A Ángulo de ataque = 0° Thrust & Drag Un Resultante avión en vuelo es el centro de una batalla continua de fuerzas. En Patrón de presión negativa realidad, este conflicto no es tan violento como parece, pero es la Corriente de aire relativa clave de todas las maniobras realizadas en el aire. No hay nada misterioso en estas fuerzas; son definidos y conocidos. Las direcciones en las que actúan se pueden calcular y el propio avión está diseñado para aprovechar cada una de ellas. En todos los Presión positiva centro de presión tipos de vuelo, los cálculos de vuelo se basan en la magnitud y dirección de cuatro fuerzas: peso, sustentación, resistencia y B Ángulo de ataque = 6° empuje. [Figura 2­7] Resultante El patrón de presión negativa avanza Cuatro fuerzas actúan sobre un avión en vuelo: Corriente de aire relativa 1. Gravedad o peso: la fuerza que atrae la aeronave hacia la tierra. El peso es la fuerza de gravedad que actúa hacia abajo sobre todo lo que entra en el avión, como el propio avión, la tripulación, el combustible y la carga. Presión positiva 2. Ascenso: la fuerza que empuja el avión hacia arriba. Lift actúa C Ángulo de ataque = 12° verticalmente y contrarresta los efectos del peso. Resultante 3. Empuje: la fuerza que mueve el avión hacia adelante. El centro de presión avanza El empuje es la fuerza de avance producida por el motor Corriente de aire relativa que supera la fuerza de arrastre. 4. Arrastre: la fuerza que ejerce una acción de frenado para detener el avión. La resistencia es una fuerza disuasoria hacia atrás y es causada por la interrupción del flujo de aire Presión positiva por las alas, el fuselaje y los objetos que sobresalen. D Ángulo de ataque = 18° Estas cuatro fuerzas están en perfecto equilibrio sólo cuando el Ala completamente parada avión está en vuelo recto y nivelado sin aceleración. Las fuerzas de sustentación y resistencia son el resultado directo de la relación entre el viento relativo y la aeronave. La fuerza de Presión positiva sustentación siempre actúa perpendicular al viento relativo y la fuerza de arrastre siempre actúa paralela y en la misma dirección que el viento relativo. Estas fuerzas son en realidad los componentes Figura 2­6. Efecto sobre el aumento del ángulo de ataque. que producen una fuerza de sustentación resultante en el ala. [Figura 2­8] Como se vio anteriormente, la distribución de las fuerzas de presión sobre el perfil aerodinámico varía con el AOA. La aplicación de la fuerza resultante, o CP, varía correspondientemente. A medida que este ángulo Elevar aumenta, el CP avanza; a medida que el ángulo disminuye, el CP retrocede. El desplazamiento inestable del CP es característico de casi todos los perfiles aerodinámicos. Arrastrar Capa límite En el Empuje estudio de la física y la mecánica de fluidos, una capa límite es la capa de fluido en la vecindad inmediata de una superficie límite. En relación con una aeronave, la capa límite es la parte del flujo de aire más cercana a la superficie de la aeronave. En el diseño de Peso aviones de alto rendimiento, se presta considerable atención al control del comportamiento de la capa límite para minimizar el arrastre por presión y el arrastre por fricción superficial. Figura 2­7. Fuerzas en acción durante el vuelo. 2­6 Machine Translated by Google arrastre son iguales. Para mantener una velocidad constante, el empuje y la Resultante resistencia deben permanecer iguales, del mismo modo que la sustentación y el peso deben ser iguales para un vuelo horizontal y constante. Aumentar Elevar la sustentación significa que el avión se mueve hacia arriba, mientras que disminuir la sustentación para que sea menor que el peso hace que el avión pierda altitud. Una regla similar se aplica a las dos fuerzas de empuje y arrastre. Si se reducen las revoluciones por minuto (rpm) del motor, el empuje Arrastrar disminuye y el avión disminuye la velocidad. Mientras el empuje sea menor que la resistencia, el avión viaja cada vez más lentamente hasta que su velocidad es insuficiente para sostenerlo en el aire. Figura 2­8. Resultante de sustentación y arrastre. Del mismo modo, si aumentan las rpm del motor, el empuje se vuelve mayor que la resistencia y la velocidad del avión aumenta. Mientras el empuje siga El peso tiene una relación definida con la sustentación y el empuje con la siendo mayor que la resistencia, el avión seguirá acelerando. Cuando la resistencia. Estas relaciones son bastante simples, pero muy importantes resistencia es igual al empuje, el avión vuela a una velocidad constante. para comprender la aerodinámica del vuelo. Como se indicó anteriormente, la sustentación es la fuerza hacia arriba sobre el ala perpendicular al viento relativo. Se requiere sustentación para contrarrestar el peso de la aeronave, El movimiento relativo del aire sobre un objeto que produce sustentación causado por la fuerza de gravedad que actúa sobre la masa de la aeronave. también produce resistencia. La resistencia es la resistencia del aire a los Esta fuerza de peso actúa hacia abajo a través de un punto llamado centro objetos que se mueven a través de él. Si un avión vuela en un rumbo nivelado, de gravedad (CG). El CG es el punto en el que se considera concentrado la fuerza de sustentación actúa verticalmente para sostenerlo, mientras que todo el peso del avión. la fuerza de arrastre actúa horizontalmente para retenerlo. La cantidad total Cuando la fuerza de sustentación está en equilibrio con la fuerza de peso, el de resistencia de una aeronave se compone de muchas fuerzas de resistencia, avión no gana ni pierde altitud. Si la sustentación es menor que el peso, el pero este manual considera tres: resistencia parásita, resistencia de perfil y avión pierde altitud. Cuando la sustentación es mayor que el peso, el avión resistencia inducida. gana altitud. El arrastre parásito se compone de una combinación de muchas fuerzas de El área del ala se mide en pies cuadrados e incluye la parte oculta por el arrastre diferentes. Cualquier objeto expuesto en un avión ofrece cierta fuselaje. El área del ala se describe adecuadamente como el área de la resistencia al aire, y cuantos más objetos haya en la corriente de aire, mayor sombra proyectada por el ala al mediodía. Las pruebas muestran que las será la resistencia parásita. Si bien la resistencia de los parásitos se puede fuerzas de sustentación y resistencia que actúan sobre un ala son reducir reduciendo el número de partes expuestas al menor número posible aproximadamente proporcionales al área del ala. Esto significa que si el área y simplificando su forma, la fricción de la piel es el tipo de resistencia de los del ala se duplica y todas las demás variables permanecen iguales, la parásitos más difícil de reducir. Ninguna superficie es perfectamente lisa. sustentación y la resistencia creadas por el ala se duplican. Si el área se Incluso las superficies mecanizadas tienen una apariencia irregular cuando triplica, la sustentación y la resistencia se triplican. se inspeccionan con lupa. Estas superficies irregulares desvían el aire cerca de la superficie provocando Se debe superar la resistencia para que la aeronave se mueva, y el resistencia al flujo de aire suave. La fricción de la piel se puede reducir movimiento es esencial para obtener sustentación. Para superar la resistencia utilizando acabados lisos y brillantes y eliminando las cabezas de remache y hacer avanzar el avión, es esencial otra fuerza. Esta fuerza es de empuje. que sobresalen, las asperezas y otras irregularidades. El empuje se deriva de la propulsión a reacción o de una combinación de hélice y motor. La teoría de la propulsión a chorro se basa en la tercera ley La resistencia del perfil puede considerarse la resistencia parásita del perfil aerodinámico. del movimiento de Newton (páginas 2­3). El motor de turbina hace que una Los diversos componentes del arrastre parásito son todos de la misma masa de aire se mueva hacia atrás a alta velocidad provocando una reacción naturaleza que el arrastre de perfil. que hace que el avión avance. La acción del perfil aerodinámico que crea sustentación también En una combinación de hélice/motor, la hélice es en realidad dos o más provoca resistencia inducida. Recuerde, la presión sobre el ala es perfiles aerodinámicos giratorios montados en un eje horizontal. menor que la presión atmosférica y la presión debajo del ala es igual o El movimiento de las palas a través del aire produce una sustentación similar mayor que la presión atmosférica. Dado que los fluidos siempre se a la sustentación del ala, pero actúa en dirección horizontal, empujando el mueven desde la presión alta hacia la presión baja, hay un movimiento avión hacia adelante. de aire en toda la extensión desde la parte inferior del ala hacia afuera del fuselaje y hacia arriba alrededor de la punta del ala. Antes de que el avión comience a moverse, se debe ejercer empuje. Este flujo de aire produce un derrame sobre la punta del ala, creando así un El avión continúa moviéndose y ganando velocidad hasta que el empuje y remolino de aire llamado "vórtice". [Figura 2­9] 2­7 Machine Translated by Google centro de la aeronave. Los ejes de un avión pueden considerarse como ejes imaginarios alrededor de los cuales el avión gira como una rueda. En el centro, donde se cruzan los tres ejes, cada uno es perpendicular a los otros dos. El eje que se extiende longitudinalmente a través del fuselaje desde el morro hasta la cola se llama eje longitudinal. El eje que se extiende transversalmente desde una punta de ala a otra es el eje lateral o de cabeceo. El eje que pasa por el centro, de arriba a abajo, se llama eje Vórtice vertical o de orientación. El balanceo, el cabeceo y la guiñada se controlan mediante tres superficies de control. El balanceo lo producen los alerones, que se encuentran en los bordes de salida de las alas. El cabeceo se ve afectado por los elevadores, la parte trasera del conjunto de cola horizontal. La guiñada es controlada por el timón, la parte trasera del conjunto de cola vertical. Estabilidad y control Una Figura 2­9. Vórtices en las puntas de las alas. aeronave debe tener suficiente estabilidad para mantener una trayectoria de vuelo uniforme y recuperarse de las diversas fuerzas perturbadoras. El aire en la superficie superior tiene tendencia a moverse hacia el Además, para lograr el mejor rendimiento, la aeronave debe tener la fuselaje y salir del borde de salida. Esta corriente de aire forma un vórtice respuesta adecuada al movimiento de los controles. El control es la similar en la parte interior del borde de salida del ala. Estos vórtices acción del piloto de mover los controles de vuelo, proporcionando la aumentan la resistencia debido a la turbulencia producida y constituyen fuerza aerodinámica que induce a la aeronave a seguir una trayectoria resistencia inducida. de vuelo deseada. Cuando se dice que una aeronave es controlable, significa que responde fácil y rápidamente al movimiento de los controles. Así como la sustentación aumenta con un aumento en el AOA, la Se utilizan diferentes superficies de control para controlar la aeronave en cada uno de los tres ejes. Mover las superficies de control de un avión resistencia inducida también aumenta a medida que el AOA aumenta. Esto ocurre porque, a medida que aumenta el AOA, la diferencia de cambia el flujo de aire sobre la superficie del avión. Esto, a su vez, crea presión entre la parte superior e inferior del ala se vuelve mayor. cambios en el equilibrio de fuerzas que actúan para mantener el avión Esto provoca que se establezcan vórtices más violentos, lo que resulta volando recto y nivelado. en más turbulencia y más resistencia inducida. Tres términos que aparecen en cualquier discusión sobre estabilidad y Centro de gravedad (CG) control son: estabilidad, maniobrabilidad y controlabilidad. La gravedad es la fuerza de atracción que tiende a atraer todos los La estabilidad es la característica de una aeronave que tiende a hacer cuerpos dentro del campo gravitacional de la Tierra hacia el centro de la Tierra. que vuele (sin manos) en una trayectoria de vuelo recta y nivelada. El CG puede considerarse el punto en el que se concentra todo el peso La maniobrabilidad es la característica de una aeronave para dirigirse a de la aeronave. Si el avión estuviera apoyado en su CG exacto, se lo largo de una trayectoria de vuelo deseada y resistir las tensiones equilibraría en cualquier posición. El CG es de gran importancia en un impuestas. La controlabilidad es la calidad de la respuesta de una avión, ya que su posición tiene una gran influencia en la estabilidad. aeronave a las órdenes del piloto mientras maniobra la aeronave. El CG está determinado por el diseño general del avión. Estabilidad estática Los diseñadores estiman qué tan lejos viaja el CP. Luego fijan el CG Una aeronave está en estado de equilibrio cuando la suma de todas las delante del CP para la velocidad de vuelo correspondiente con el fin de fuerzas que actúan sobre la aeronave y todos los momentos es igual a proporcionar un momento de restauración adecuado para el equilibrio del cero. Un avión en equilibrio no experimenta aceleraciones y continúa en vuelo. condiciones de vuelo constante. Una ráfaga de viento o una desviación de los controles altera el equilibrio Los ejes de un avión y el avión experimenta una aceleración debido al desequilibrio de Siempre que una aeronave cambia de actitud en vuelo, debe girar momento o fuerza. alrededor de uno o más de tres ejes. La Figura 2­10 muestra los tres ejes, que son líneas imaginarias que pasan por el Los tres tipos de estabilidad estática están definidos por el carácter. 2­8 Machine Translated by Google Ascensor Alerón Eje lateral Timón Alerón Eje longitudinal Eje vertical Un control de inclinación (rollo) afectado por el movimiento de los alerones. Altitud normal Eje longitudinal B Control de ascenso y descenso (cabeceo) afectado por el ascensor C Control direccional (guiñada) afectado por el movimiento del timón movimiento Altitud normal Eje lateral Eje vertical Altitud normal Figura 2­10. Movimiento de una aeronave alrededor de sus ejes. de movimiento después de alguna alteración del equilibrio. cuando el objeto perturbado no tiene ninguna tendencia, pero La estabilidad estática positiva existe cuando el objeto perturbado permanece en equilibrio en la dirección de la perturbación. Estos tiende a volver al equilibrio. La estabilidad estática negativa, o tres tipos de estabilidad se ilustran en la Figura 2­11. inestabilidad estática, existe cuando el objeto perturbado tiende a continuar en la dirección de la perturbación. Existe estabilidad estática neutra. 2­9 Machine Translated by Google Estabilidad estática positiva Estabilidad estática neutra Estabilidad estática negativa Aplicado Aplicado Aplicado fuerza fuerza fuerza CG CGCG CG Figura 2­11. Tres tipos de estabilidad. Estabilidad dinámica Mientras aunque el piloto quita las manos y los pies de los mandos. que la estabilidad estática se ocupa de la tendencia de un cuerpo desplazado a Si un avión se recupera automáticamente de un derrape, ha sido bien diseñado volver al equilibrio, la estabilidad dinámica se ocupa del movimiento resultante en para el equilibrio direccional. El estabilizador vertical es la superficie principal que el tiempo. Si un objeto pierde el equilibrio, la historia temporal del movimiento controla la estabilidad direccional. resultante define la estabilidad dinámica del objeto. En general, un objeto La estabilidad direccional se puede diseñar en un avión, cuando sea apropiado, demuestra estabilidad dinámica positiva si la amplitud del movimiento disminuye mediante el uso de una gran aleta dorsal, un fuselaje largo y alas en flecha. con el tiempo. Si la amplitud del movimiento aumenta con el tiempo, se dice que el objeto posee inestabilidad dinámica. Estabilidad lateral El movimiento alrededor del eje longitudinal (hacia adelante y hacia atrás) de la aeronave es un movimiento lateral o de balanceo. La tendencia a volver a la Cualquier aeronave debe demostrar los grados requeridos de estabilidad estática actitud original a partir de dicho movimiento se llama estabilidad lateral. y dinámica. Si un avión fuera diseñado con inestabilidad estática y un rápido índice Rollo holandés de inestabilidad dinámica, sería muy difícil, si no imposible, volar. Por lo general, se requiere estabilidad dinámica positiva en el diseño de una aeronave para evitar Un balanceo holandés es un movimiento de avión que consiste en una combinación oscilaciones continuas objetables de la aeronave. desfasada de guiñada y balanceo. La estabilidad del balanceo holandés se puede aumentar artificialmente mediante la instalación de un amortiguador de guiñada. Estabilidad longitudinal Cuando Controles de vuelo primarios una aeronave tiene tendencia a mantener un AOA constante con referencia al Los controles principales son los alerones, el elevador y el timón, que proporcionan viento relativo (es decir, no tiende a bajar el morro y hundirse ni a levantar el morro la fuerza aerodinámica para hacer que la aeronave siga la trayectoria de vuelo y entrar en pérdida); se dice que tiene estabilidad longitudinal. La estabilidad deseada. [Figura 2­10] Las superficies de control de vuelo son superficies longitudinal se refiere al movimiento en cabeceo. El estabilizador horizontal es la aerodinámicas articuladas o móviles diseñadas para cambiar la actitud de la superficie principal que controla la estabilidad longitudinal. La acción del aeronave cambiando el flujo de aire sobre la superficie de la aeronave durante el estabilizador depende de la velocidad y el AOA de la aeronave. vuelo. Estas superficies se utilizan para mover el avión alrededor de sus tres ejes. Estabilidad direccional La Normalmente, los alerones y elevadores se operan desde la cabina de vuelo estabilidad alrededor del eje vertical se conoce como estabilidad direccional. La mediante una palanca de control, una rueda y un conjunto de yugo y, en algunos aeronave debería diseñarse de modo que cuando esté en vuelo recto y nivelado de los aviones de diseño más nuevo, un joystick. El timón normalmente se mantenga su rumbo incluso acciona mediante pedales en la mayoría de los casos. 2­10 Machine Translated by Google aeronave. El control lateral es el movimiento inclinado o balanceo de una aeronave Bocina de control que está controlado por los alerones. El control longitudinal es el movimiento de ascenso y descenso o cabeceo de una aeronave que está controlado por el elevador. Pestaña El control direccional es el movimiento hacia la izquierda y hacia la derecha o guiñada Superficie fija de una aeronave que está controlado por el timón. Superficie de control Controles de ajuste Pestaña de recorte En los controles de compensación se incluyen las pestañas de compensación, las La bocina puede pivotar libremente sobre el eje de la bisagra. pestañas de servo, las pestañas de equilibrio y las pestañas de resorte. Las pestañas de ajuste son pequeñas superficies aerodinámicas empotradas en los bordes de salida de las superficies de control primarias. [Figura 2­12] Las pestañas de ajuste se pueden utilizar para corregir cualquier tendencia de la aeronave a moverse hacia una actitud de vuelo indeseable. Su finalidad es permitir al piloto compensar cualquier condición de desequilibrio que pueda existir durante el vuelo, sin ejercer presión alguna sobre Pestaña servo los controles primarios. Bocina de control Las pestañas de servo, a veces denominadas pestañas de vuelo, se utilizan principalmente en las grandes superficies de control principales. Ayudan a mover la superficie de control principal y mantenerla en la posición deseada. Sólo la pestaña del servo se mueve en respuesta al movimiento del piloto de los controles de vuelo primarios. Pestaña de saldo Las pestañas de equilibrio están diseñadas para moverse en la dirección opuesta al Bocina de control control de vuelo principal. Por tanto, las fuerzas aerodinámicas que actúan sobre la pestaña ayudan a mover la superficie de control principal. Las pestañas de resorte son similares en apariencia a las pestañas de ajuste, pero tienen un propósito completamente diferente. Las lengüetas de resorte se utilizan con cartucho de resorte el mismo propósito que los actuadores hidráulicos: ayudar al piloto a mover la superficie de control principal. Pestaña de resorte La Figura 2­13 indica cómo cada aleta de compensación está articulada a Figura 2­13. Tipos de pestañas de ajuste. su superficie de control principal principal, pero es operada por un control independiente. Dispositivos de elevación auxiliares Incluidos en el grupo de superficies de control de vuelo de dispositivos de elevación auxiliares se encuentran los flaps de las alas, los spoilers, los frenos de velocidad, los slats, los flaps del borde de ataque y las ranuras. Pestañas de ajuste Los grupos auxiliares se pueden dividir en dos subgrupos: aquellos cuyo propósito principal es aumentar la sustentación y aquellos cuyo propósito principal es disminuir la sustentación. En el primer grupo se encuentran los flaps, tanto de borde de salida como de borde de ataque (slats), y slots. Los dispositivos de reducción de sustentación son frenos de velocidad y spoilers. Los flaps de aumento de sustentación están ubicados en el borde de salida del ala y se pueden mover para aumentar el área del ala, aumentando así la sustentación en el despegue y disminuyendo la velocidad durante el aterrizaje. Estos perfiles aerodinámicos son retráctiles y se adaptan perfectamente al contorno del ala. Otros son simplemente una porción de la piel inferior que se extiende hacia la corriente de aire, lo que ralentiza la aeronave. Los flaps del borde de ataque, también conocidos como slats, son perfiles Figura 2­12. Pestañas de recorte. aerodinámicos que se extienden desde y 2­11 Machine Translated by Google retraído hacia el borde de ataque del ala. Algunas instalaciones crean bordes de las alas. Cuando el slat está cerrado, forma el borde de ataque una ranura (una abertura entre el perfil aerodinámico extendido y el del ala. Cuando está en la posición abierta (extendida hacia adelante), borde de ataque). [Figura 2­14] A bajas velocidades, esta ranura aumenta se crea una ranura entre el listón y el borde de ataque del ala. A bajas la sustentación y mejora las características de manejo, lo que permite velocidades, esto aumenta la sustentación y mejora las características controlar la aeronave a velocidades inferiores a la velocidad normal de de manejo, lo que permite controlar la aeronave a velocidades inferiores aterrizaje. a la velocidad normal de aterrizaje. [Figura 2­15] Otras instalaciones tienen ranuras permanentes construidas en el borde Disminución de de ataque del ala. A velocidades de crucero, los flaps (slats) del borde sustentación Los dispositivos de disminución de sustentación son los de salida y del borde de ataque se retraen hacia el ala propiamente dicha. frenos de velocidad (spoilers). En algunas instalaciones existen dos tipos Los listones son superficies de control móviles unidas a la guía. de spoilers. El alerón de tierra se extiende sólo después de que el avión está en tierra, ayudando así en la acción de frenado. El alerón de vuelo ayuda en el control lateral al extenderse cada vez que se gira hacia arriba el alerón de esa ala. Cuando se accionan como frenos de velocidad, los paneles del spoiler en ambas alas se levantan. Los spoilers en vuelo también pueden ubicarse a los lados, debajo del fuselaje o detrás de la cola. [Figura 2­16] En algunos diseños de aeronaves, el panel del ala del lado del alerón superior se eleva más que el panel del Sección básica ala del lado del alerón inferior. Esto proporciona operación de freno rápido y control lateral simultáneamente. Solapa lisa Ranura fija Lama Solapa dividida Ranura automática Figura 2­15. Ranuras de ala. Solapa ranurada Solapa de cazador Solapa Fowler ranurada Figura 2­16. Freno de velocidad. Figura 2­14. Tipos de flaps de ala. 2­12 Machine Translated by Google Winglets Los varillaje, topes ajustables y dispositivos de bloqueo mecánico o Winglets son la extensión casi vertical de la punta del ala que reduce la amortiguadores de superficie de control. Estos dispositivos de bloqueo de resistencia aerodinámica asociada con los vórtices que se desarrollan en superficie, generalmente denominados bloqueo de ráfagas, limitan que las las puntas de las alas a medida que el avión se mueve en el aire. Al reducir fuerzas del viento externo dañen la aeronave mientras está estacionada o amarrada. la resistencia inducida en las puntas de las alas, el consumo de combustible disminuye y se amplía el alcance. Control hidromecánico A medida que La Figura 2­17 muestra un ejemplo de un Learjet 60 con aletas. aumentaron el tamaño, la complejidad y la velocidad de las aeronaves, el accionamiento de los controles en vuelo se volvió más difícil. Pronto se Alas Canard Un hizo evidente que el piloto necesitaba ayuda para superar avión de ala canard es una configuración de fuselaje de un avión de ala fija en el que un ala pequeña o un perfil aerodinámico horizontal está delante de las principales superficies de sustentación, en lugar de detrás de ellas como en un avión convencional. El canard puede ser fijo, móvil o estar diseñado con elevadores. Buenos ejemplos de aviones con alas canard son el Rutan VariEze y el Beechcraft 2000 Starship. [Figuras 2­18 y 2­19] Cercas de ala Las cercas de ala son placas verticales de metal planas fijadas a la superficie superior del ala. Obstruyen el flujo de aire a lo largo del ala e impiden que toda el ala se detenga a la vez. A menudo se colocan en aviones de ala en flecha para evitar el movimiento del aire en sentido amplio con un AOA alto. Su propósito es proporcionar mejores características de manejo y pérdida a baja velocidad. Figura 2­18. Alitas Canard en un Rutan VariEze. [Figura 2­20] Sistemas de control para aviones grandes Control mecánico Este es el tipo básico de sistema que se usaba para controlar los primeros aviones y actualmente se usa en aviones más pequeños donde las fuerzas aerodinámicas no son excesivas. Los controles son mecánicos y manuales. El sistema mecánico de control de una aeronave puede incluir cables, tubos de vaivén y tubos de torsión. El sistema de cables es el más utilizado porque las deflexiones de la estructura a la que está unido no afectan su funcionamiento. Algunas aeronaves incorporan sistemas de control que son una combinación de los tres. Estos sistemas incorporan conjuntos de cables, guías de cables, Figura 2­19. El Beechcraft 2000 Starship tiene alas canard. Figura 2­17. Winglets en un Bombardier Learjet 60. Figura 2­20. Valla de puesto de aeronaves. 2­13 Machine Translated by Google las fuerzas aerodinámicas para controlar el movimiento de las aeronaves. Las capaz de alcanzar velocidades cercanas a Mach 1 y superiores. Debido a que pestañas de resorte, que eran operadas por el sistema de control convencional, está más allá del alcance y la intención de este manual, solo se proporciona una se movieron de modo que el flujo de aire sobre ellas realmente moviera la breve descripción general del tema. superficie de control principal. Esto fue suficiente para la aeronave que operaba en el rango más bajo de alta velocidad (250 a 300 mph). Para velocidades más En el estudio de la aeronáutica de alta velocidad es necesario abordar los altas, se diseñó un sistema de control asistido (hidráulico). efectos de la compresibilidad del aire. Este régimen de vuelo se caracteriza por el número de Mach, un parámetro especial llamado así en honor a Ernst Mach, el físico de finales del siglo XIX que estudió la dinámica de los gases. El número Los sistemas convencionales de cables o tubos de vaivén conectan los controles de Mach es la relación entre la velocidad del avión y la velocidad local del sonido de la cabina de vuelo con el sistema hidráulico. Con el sistema activado, el y determina la magnitud de muchos de los efectos de compresibilidad. movimiento del piloto de un control hace que el enlace mecánico abra las servoválvulas, dirigiendo así el fluido hidráulico a los actuadores, que convierten la presión hidráulica en movimientos de la superficie de control. A medida que un avión se mueve por el aire, las moléculas de aire cercanas al avión se perturban y se mueven alrededor del avión. Las moléculas de aire son empujadas a un lado de manera muy similar a como un barco crea una ola de Debido a la eficiencia del sistema de control de vuelo hidromecánico, el piloto proa mientras se mueve a través del agua. Si el avión pasa a baja velocidad, no puede sentir las fuerzas aerodinámicas sobre las superficies de control y normalmente a menos de 400 km/h, la densidad del aire permanece constante. existe el riesgo de sobrecargar la estructura de la aeronave. Para superar este Pero a velocidades más altas, parte de la energía del avión se destina a problema, los diseñadores de aviones incorporaron sistemas de sensación comprimir el aire y cambiar localmente su densidad. Cuanto más grande y artificial en el diseño que proporcionaban una mayor resistencia a los controles pesado es el avión, más aire desplaza y mayor efecto tiene la compresión en el a velocidades más altas. Además, algunas aeronaves con sistemas de control avión. hidráulicos están equipadas con un dispositivo llamado sacudidor de palanca, que proporciona una advertencia artificial de pérdida al piloto. Este efecto se vuelve más importante a medida que aumenta la velocidad. Cerca y más allá de la velocidad del sonido, aproximadamente 760 mph (al nivel del Control de vuelo por cable El mar), las perturbaciones bruscas generan una onda de choque que afecta tanto sistema de control de vuelo por cable (FBW) emplea señales eléctricas que la sustentación como la resistencia de una aeronave y las condiciones de flujo transmiten las acciones del piloto desde la cabina de vuelo a través de una aguas abajo de la onda de choque. La onda de choque forma un cono de computadora a los diversos actuadores de control de vuelo. moléculas de aire presurizado que se mueven hacia afuera y hacia atrás en todas partes. El sistema FBW evolucionó como una forma de reducir el peso del sistema direcciones y extenderse hasta el suelo. La brusca liberación de presión, hidromecánico, reducir los costos de mantenimiento y mejorar la confiabilidad. después de la acumulación de la onda de choque, se escucha como un estallido Los sistemas de control electrónico FBW pueden responder a las condiciones sónico. [Figura 2­21] aerodinámicas cambiantes ajustando los movimientos de control de vuelo para que la respuesta de la aeronave sea consistente en todas las condiciones de A continuación se enumera una variedad de condiciones que enfrentan las vuelo. Además, las computadoras se pueden programar para evitar características aeronaves a medida que aumenta su velocidad de diseño. indeseables y peligrosas, como calarse y girar. Se producen condiciones subsónicas para números de Mach inferiores a uno (100 a 350 mph). Para las condiciones subsónicas más bajas, se puede ignorar la compresibilidad. Muchos de los nuevos aviones militares de alto rendimiento no son aerodinámicamente estables. Esta característica está diseñada en la aeronave para aumentar la maniobrabilidad y el rendimiento de respuesta. Sin que los ordenadores reaccionaran ante la inestabilidad, el piloto perdería el control de la aeronave. El Airbus A­320 fue el primer avión comercial en utilizar controles FBW. Boeing los utilizó en sus aviones comerciales 777 y de diseño más nuevo. El Dassault Falcon 7X fue el primer avión de negocios en utilizar un sistema de control FBW. Aerodinámica de alta velocidad La aerodinámica de alta velocidad, a menudo llamada aerodinámica compresible, es una rama especial de estudio de la aeronáutica. Es utilizado por los diseñadores de aviones al diseñar aviones. Figura 2­21. Rompiendo la barrera del sonido. 2­14 Machine Translated by Google A medida que la velocidad del objeto se acerca a la velocidad del Moléculas del aire. A velocidades hipersónicas, se debe sonido, el número de Mach de vuelo es casi igual a uno, M = considerar la química del aire al determinar las fuerzas sobre 1 (350–760 mph), y se dice que el flujo es transónico. En el objeto. Cuando el transbordador espacial vuelve a entrar algunos lugares del objeto, la velocidad local del aire excede en la atmósfera a altas velocidades hipersónicas, cercanas a la velocidad del sonido. Mach 25, el aire caliente se convierte en un plasma de gas Los efectos de compresibilidad son más importantes en los ionizado y la nave espacial debe aislarse de las temperaturas flujos transónicos y llevan a la creencia temprana en una extremadamente altas. barrera del sonido. Se pensaba que volar más rápido que el sonido era imposible. De hecho, la barrera del sonido fue solo Puede encontrar información técnica adicional relacionada con la un aumento en la resistencia cerca de condiciones sónicas aerodinámica de alta velocidad en librerías, bibliotecas y numerosas debido a los efectos de compresibilidad. Debido a la alta fuentes en Internet. A medida que el diseño de los aviones evolucione resistencia asociada con los efectos de la compresibilidad, y sus velocidades sigan aumentando hasta alcanzar el rango los aviones no operan en condiciones de crucero cercanas a Mach 1. hipersónico, será necesario desarrollar nuevos materiales y sistemas de propulsión. Éste es el desafío para los ingenieros, físicos y Las condiciones supersónicas ocurren para números mayores diseñadores de aviones del futuro. que Mach 1, pero menores que Mach 3 (760–2280 mph). Los efectos de la compresibilidad del gas son importantes en el Montaje y aparejo de aeronaves de ala giratoria diseño de aviones supersónicos debido a las ondas de choque que genera la superficie del objeto. Para altas Las unidades de control de vuelo ubicadas en la cabina de vuelo de velocidades supersónicas, entre Mach 3 y Mach 5 (entre todos los helicópteros son prácticamente las mismas. Todos los 2.280 y 3.600 mph), el calentamiento aerodinámico se helicópteros tienen uno o dos de cada uno de los siguientes: control convierte en un factor muy importante en el diseño de aeronaves.de paso colectivo, puño del acelerador, control de paso cíclico y pedales de control direccional. [Figura 2­22] Básicamente, estas Para velocidades superiores a Mach 5, se dice que el flujo es unidades hacen las mismas cosas, independientemente del tipo de hipersónico. A estas velocidades, parte de la energía del helicóptero en el que estén instaladas; sin embargo, el funcionamiento objeto ahora se destina a excitar los enlaces químicos que del sistema de control varía mucho según el modelo de helicóptero. mantienen unidos el nitrógeno y el oxígeno. Palanca de control cíclica Controla la actitud y dirección de vuelo. Acelerador Controla las rpm Palo de tono colectivo Controla la altitud Pedales Mantener rumbo Figura 2­22. Controles de un helicóptero y función principal de cada uno. 2­15 Machine Translated by Google El aparejo del helicóptero coordina los movimientos de los mandos de vuelo 2. El funcionamiento de los sistemas de control interconectados y establece la relación entre el rotor principal y sus mandos, y entre el rotor (aceleración del motor y paso colectivo) está adecuadamente coordinado. de cola y sus mandos. El montaje no es un trabajo difícil, pero requiere gran 3. El rango de movimiento y la posición neutral del precisión y atención al detalle. Es imprescindible seguir estrictamente los Los controles del piloto son correctos.