Entonces, los barcos de vela toman la energía cinética de un viento cruzado y la convierten en empuje usando sus velas como superficies de elevación, y la discusión que tuve en la sección de comentarios de esta pregunta me hizo preguntarme por qué nadie ha construido nunca una vela (que funcione). aviones propulsados.
Básicamente, imagine un planeador, pero con velas (tal vez en la parte superior e inferior de la aeronave, para evitar desequilibrios en el centro de empuje que lo vuelque) para atrapar el viento cruzado y proporcionar empuje hacia adelante. Dado que estos vehículos no existen, presumiblemente hay problemas con ellos que les impedirían funcionar.
¿Cuáles son estos problemas? ¿La aerodinámica de las velas interfiere con la aerodinámica de las alas o algo así? Incluso si las velas no proporcionan suficiente empuje para despegar el avión, eso no sería un problema para un planeador que no puede despegar por sí mismo, ¿verdad?
Los veleros de alto rendimiento pueden navegar más rápido que la velocidad del viento en ciertas condiciones. Por lo tanto, su pregunta no es tan absurda como podría parecer a primera vista.
Sin embargo, la técnica que permite a los veleros hacerlo no está disponible para los aviones, al menos no en vuelo. Los veleros aprovechan la diferencia de velocidad entre el agua y el viento . Su quilla les impide ser arrastrados por el viento. Un planeador en el aire no tiene ese segundo medio para resistir ser arrastrado por el viento.
Históricamente, el globo Andrée utilizado para la exploración del Ártico en 1897 intentó "navegar" combinando velas y cuerdas de arrastre. Sin embargo, esto no funcionó en la práctica.
La única forma de extraer energía del viento es cuando este viento cambia. Los gradientes de viento permiten que los albatros se eleven dinámicamente , y las corrientes ascendentes cambiantes pueden aprovecharse cambiando el factor de carga .
Versión corta de (por ahora) otras dos respuestas: un velero necesita una vela en un medio y una quilla en otro : una lámina en el agua, convencionalmente; cuerdas que se arrastran por el suelo; electroimanes en la pared tormentosa de la Gran Mancha Roja de Júpiter, en una historia de ciencia ficción; ruedas de reacción en inercia, en una vela solar.
Ligeramente más largo: necesita dos cosas (perfil aerodinámico, "perfil de agua", etc.) que ejerzan diferentes fuerzas o al menos pares. Cuando una fuerza se debe a un fluido (gas o líquido) que pasa por una lámina, la sustentación (en cualquier dirección transversal a la lámina) es más eficiente que la resistencia.
Para que un planeador avance usando velas verticales, tendría que fijarlo al suelo de alguna manera, como si estuviera sobre orugas, para proporcionar la resistencia lateral que permite que se produzca la fuerza de reacción entre el movimiento lateral del aire y la vela vertical. Algo así como un kitesurf. Reemplace la cometa con un planeador normal, con una línea de amarre que vaya desde el centro de gravedad del planeador hasta la superficie de un lago, y un elemento flotante con la quilla requerida para resistir el movimiento lateral en la parte inferior de la línea de amarre, y listo. . Tienes un planeador que puede moverse impulsado únicamente por vientos laterales, siempre que esté anclado a la superficie. Hasta que te quedes sin lago...
Los planeadores navegan como veleros, solo en el plano vertical. El ala cumple una doble función como elemento de apoyo y "vela". La vela de un velero genera un empuje hacia adelante desde el aire que se mueve lateralmente a lo largo de su trayectoria. El ala de un planeador, en vuelo nivelado, necesita energía adicional del aire que se mueve verticalmente a lo largo de su trayectoria para permitirle avanzar sin descender o ascender. La gravedad es la fuente de energía hasta el punto del ángulo de planeo en aire en calma más plano del planeador; la energía adicional para mantener el vuelo nivelado, o para ascender, proviene del movimiento vertical del aire.
El velero necesita vientos laterales. El planeador necesita "vientos verticales". Siempre he llamado a los vuelos de gran altura "navegación vertical" y los planeadores se llaman "planeadores" después de todo.
Los vehículos a vela no pueden ser más rápidos que el viento en el que viajan (en la dirección del viento) y necesitan otro medio (tierra o agua) que les ofrezca resistencia.
Un avión, para estar en vuelo, necesita avanzar con el aire que lo rodea y no puede estar en contacto con otro medio.
Los dos son mutuamente exclusivos.
Una pregunta similar obtuvo una respuesta similar .
Para la condición uniforme de estado estacionario, es decir, sin cambios en la velocidad del viento ni en el tiempo ni en el espacio, podemos considerar un planeador que vuela dentro de una masa de aire en movimiento vista desde un marco de referencia fijo en el suelo, como exactamente equivalente a un planeador. volando dentro de una masa de aire estacionaria (en relación con el suelo) vista desde un marco de referencia en movimiento. No hay manera de distinguir la física en juego entre los dos casos.
En otras palabras, en una masa de aire que es uniforme en el tiempo y el espacio, si no puedes ver el suelo, no hay forma de saber de qué lado sopla el viento . No hay ninguna maniobra que pueda hacer en la que la aeronave responda de manera diferente cuando vuele contra el viento que cuando vuele a favor del viento o cuando vuele de costado.
Si está en tierra mirando un planeador que vuela en una masa de aire inmóvil, será obvio para usted que poner velas en el planeador no logrará nada. Si el planeador continúa volando en la misma masa de aire, pero ahora estás viajando en un avión que pasa y observas el planeador desde esa perspectiva, ¿piensas que poner velas en el planeador ahora logrará algo? Claramente no.
Esperar que las velas funcionen en un planeador en presencia de un viento constante y uniforme es como esperar que las velas funcionen mientras observas el planeador desde el avión en movimiento mientras vuela en el aire quieto.
Cualquier teoría que prediga que las fuerzas que actúan sobre un avión son diferentes cuando vuela a barlovento, a favor del viento o de costado, independientemente de si el avión tiene "velas" especiales o no, está seleccionando el suelo como un marco de referencia privilegiado . Esto viola el principio de invariancia de Galileo .
Un velero es completamente diferente a un planeador (planeador). Un planeador vuela dentro de la masa de aire . Un movimiento constante y uniforme de la masa de aire no puede ejercer ninguna fuerza sobre el planeador. (Esto es cierto para los movimientos verticales de la masa de aire, así como para los movimientos horizontales de la masa de aire). Un velero existe en el límite entre dos fluidos diferentes, el agua y el aire, por lo que el movimiento de un fluido en relación con el otro puede y ejerce una fuerza sobre el velero.
Ha habido un intento de "navegar" un globo sin motor en una dirección diferente a la dirección del viento , pero este intento involucró cuerdas que se arrastraban por el suelo, de modo que ya no se podía ver que el globo estaba "en reposo" dentro del masa de aire. Un equivalente sería un planeador que se eleva sobre una longitud fija de cable que está atado al suelo en un extremo, lo que ciertamente es posible en un día ventoso.
Y luego tenemos el vuelo dinámico , que es una "bola de cera" completamente diferente, que explota las líneas de corte, los gradientes del viento, los límites de las corrientes térmicas ascendentes y descendentes 1 y otras variaciones espaciales o temporales en la masa de aire.
Notas al pie:
Ya hay algunas respuestas excelentes aquí, y normalmente frunzo el ceño ante las respuestas "yo también", pero como he sido crítico con la pregunta, quería ofrecer una comparación muy simple y práctica que podría facilitar ese tipo de claridad "ajá" en caso de que aún no haya sucedido...
Imagina dos cosas en tu mente:
En el primero, la rueda hidráulica es pasiva. Extrae energía cinética del río para realizar trabajo. Aprovecha el poder del agua en movimiento para convertir una piedra de afilar. (o generador eléctrico, o correa que acciona maquinaria...)
La rueda de popa del barco fluvial, sin embargo, está activa. Funcionalmente, puede parecer similar, pero requiere un motor, una fuente de energía, energía externa que se le aplica para que gire y, por lo tanto, realice un trabajo. Sin energía aplicada a la rueda, simplemente se desplaza por el río tal como lo hace el bote. Si el motor se para, el barco está muerto en el agua.
Preguntar por qué agregar una vela pasiva a un avión no lo impulsaría hacia adelante es como preguntar por qué no puedes simplemente poner una hélice o una rueda en el agua y esperar que avance. ¡No se necesita una explicación aeroespacial o de ingeniería avanzada para entender por qué esto no funcionaría!
Y nuevamente, según mis comentarios, no pretendo que esto sea un insulto en absoluto. La pregunta es razonable, y antes me había quedado en blanco al ver cosas obvias, hasta que algo cambió mi perspectiva y la respuesta obvia se enfocó. A veces todo lo que se necesita es un punto de vista diferente.
Espero que esto ayude.
Abdalá
volante tranquilo
Peter Kämpf
Kenn Sebesta
jamesqf
volante tranquilo
volante tranquilo
mike sowsun
miguel hall
Jpe61
Kenn Sebesta
miguel hall
nick012000
volante tranquilo
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