¿Por qué una reducción en la sustentación se llama 'arrastre'?

La resistencia inducida es aire a alta presión que se 'fuga' hacia la parte superior del ala (zona de baja presión) creando un vórtice, lo que significa que el área de la punta del ala con el vórtice no puede generar sustentación. El arrastre, por otro lado, es la oposición al flujo de aire. ¿Por qué la resistencia inducida se denomina resistencia cuando no se opone al aire que se aproxima, sino que reduce la sustentación del ala?

Lo mismo se aplica al arrastre de interferencia, el aire a alta presión del ala superior de un biplano se filtra a la baja presión del ala debajo, lo que reduce la sustentación , pero se llama arrastre cuando en realidad reduce la sustentación.

Entonces, mi pregunta nuevamente es ¿por qué el arrastre de interferencia se llama arrastre cuando en realidad reduce la sustentación y no se opone al aire que se aproxima?

Los términos sustentación y arrastre son arbitrarios, hasta cierto punto. Hay muchas fuerzas que actúan sobre una forma aerodinámica, y las que se oponen al movimiento las llamamos arrastre, mientras que las que son pendulares como sustentación. Son inventos convenientes de términos. Un ala no se siente levantada o arrastrada. Solo se siente presión y cizallamiento.
@MikeY: No, están bien definidos. Todo lo que actúa hacia atrás y paralelo al flujo de aire es arrastre y todo lo que es perpendicular a él es sustentación. Por definición.
@Peter, tu definición de levantar y arrastrar coincide con la mía.
@Jessica jamón. Podría ser útil considerar la sustentación como un subconjunto de la resistencia. Para tener sustentación debes tener movimiento, todo movimiento crea arrastre. El arrastre de interferencia, como en los biplanos, es una forma de decir que la energía que pongo en la primera ala para crear sustentación está moviendo el aire de tal manera que degrada la sustentación en la segunda ala, por ejemplo, si lanzo hacia arriba y el flujo de aire de el ala superior afecta la creación de sustentación del ala inferior. Esto también puede suceder si los pilones del motor están demasiado cerca del ala superior, pero no tienen un efecto tan malo si están debajo del ala.
Para mí, la resistencia inducida es la penalización por resistencia que obtienes al acelerar el aire hacia abajo. Cuanto más tengas que acelerar el aire, mayor será la resistencia. Esto no reduce la elevación, solo crea una resistencia al avanzar, también conocido como arrastre.
Los aviones de ala delta necesitan el vórtice para crear significativamente más sustentación que sin él. Estabiliza el aire en la parte superior del ala empujando constantemente el aire hacia abajo con los vórtices.

Respuestas (6)

El arrastre inducido no está relacionado con las fugas y la creación de vórtices. Existe incluso en un túnel de viento donde las puntas de las alas tocan las paredes y así evitan fugas y vórtices.

Entonces, ¿qué es la resistencia inducida? Para crear sustentación, el ala debe estar en cierto ángulo con respecto al flujo de aire (o ser asimétrica), por lo que el vector de fuerza apunta principalmente hacia arriba pero también un poco hacia atrás. Las fuerzas que apuntan hacia atrás generalmente se denominan arrastre. La resistencia inducida es, por tanto, una resistencia "real", no una reducción de la sustentación.

De hecho, la resistencia inducida está relacionada con los vórtices. Sin embargo, no caracterizaría el efecto como:

un vórtice que significa que el área de la punta del ala con el vórtice no puede crear sustentación

En su lugar, imagine que cada sección del ala genera un vórtice, que induce una corriente ascendente/descendente (flujo de aire ascendente o descendente) en otra sección del ala. Debido a la envergadura finita del ala y, como usted dice, el giro del vórtice en la punta, se genera una corriente descendente neta en cada sección del ala.

Otra forma de visualizar la corriente descendente es pensar en ella como una incidencia de flujo adicional en el ala o un ángulo de ataque inducido ( α i ). Dado que el flujo inducido actúa hacia abajo, reduce el AOA efectivo en cada sección:

ingrese la descripción de la imagen aquí

( https://www.theairlinepilots.com/forum/viewtopic.php?f=26&t=366 )

El AOA inducido no solo disminuye la sustentación, sino que también apunta el vector de sustentación hacia atrás desde el flujo de referencia. La suma de ese componente de cada sección del ala es la resistencia inducida.

También mencionaste el arrastre de interferencia. Este arrastre es independiente del arrastre inducido clásico y está relacionado con vórtices/remolinos creados por la unión de dos superficies.

Muy bien escrito con una buena referencia. La reducción de la sustentación en las puntas de las alas (AOA efectivo), que requiere un AOA más alto de todo el ala para mantener la sustentación, es PARTE de la resistencia inducida y conduce a una explicación del efecto suelo (en la referencia). Sin embargo, inclinar todo el perfil aerodinámico para crear sustentación, como explicó Carlo, crea resistencia inducida (y vórtices).
Por favor, vea mi respuesta a la respuesta de Carlo.

La resistencia inducida es la resistencia provocada por la producción de sustentación. Toda la producción de sustentación causa arrastre, y el arrastre inducido es el término general para esto. No es específico del vórtice de la punta del ala. No necesariamente "se opone al aire que se aproxima", pero es una fuerza que actúa hacia atrás en el avión, por lo que es resistencia.

El arrastre de interferencia es una cuestión de perspectiva. Es como un arrastre inducido, pero no produce sustentación. Estás viendo que, desde el punto de vista de la sustentación, no está produciendo: "si esto fuera una resistencia inducida productiva, estaría generando tanta sustentación, por lo que debe ser una reducción en la sustentación". Pero no está produciendo una fuerza hacia abajo en el avión, está produciendo una fuerza hacia atrás en el avión.

Podría elegir ver toda la resistencia parásita de la misma manera: "si se tratara de un fuselaje de fuselaje elevador, y toda esta resistencia parásita fuera resistencia inducida con la misma relación L/D, estaría generando tanta sustentación", pero es no es muy útil pensar de esa manera. Podría llevarte a pensar que no deberías tener ningún arrastre parásito (o arrastre de interferencia) cuando las alas no están produciendo ninguna sustentación (por ejemplo, cuando están estancadas), y entonces estarías equivocado.

En realidad, el arrastre de interferencia es una mezcla de arrastre inducido (debido a distorsiones en la distribución de sustentación en el tramo) y arrastre de presión (de la separación temprana del flujo). Este término no es realmente útil para describir lo que está pasando en detalle.

La resistencia no inducida es un componente del vector horizontal de la línea de sustentación, que a su vez es un vector de fuerza resultante de alterar el impulso del aire que fluye alrededor de un perfil aerodinámico u otra superficie de sustentación. Estás en una pista interesante allí, ya que tanto la sustentación como la resistencia son fuerzas resultantes de alterar el impulso del aire que se mueve alrededor de un objeto. La sustentación se describe simplemente como la suma de todas las fuerzas en la dirección que se opone a la gravedad, mientras que la resistencia es la suma de todas las fuerzas que se oponen a la fuerza de empuje en un avión.

La resistencia inducida es un efecto 3D de intervalo finito y no tiene nada que ver con el perfil aerodinámico.
Negativo. La resistencia inducida SIEMPRE está presente cuando una superficie aerodinámica genera sustentación. Si bien los vórtices en las puntas de las alas son un componente de la resistencia inducida, de ninguna manera es la única fuente de dicha resistencia.
Esto probablemente merece su propia discusión. La resistencia inducida es un término descubierto a partir de la teoría de la línea de elevación desarrollada a partir del flujo potencial 3D. En el flujo potencial 2D, la resistencia inducida está completamente ausente. De hecho, un círculo giratorio puede generar sustentación en un flujo de potencial 2D con arrastre cero (consulte Anderson, Fundamentos de la aerodinámica), lo que se conoce como la paradoja de D'Alembert. Para un perfil aerodinámico 2D, hay un pequeño arrastre en el flujo potencial, pero yo lo llamaría arrastre de forma ya que tiene que ver con la forma, etc.

La reducción de sustentación no se llama arrastre. La sustentación es la suma de las fuerzas que actúan para oponerse a la fuerza (aparente) de la gravedad. El arrastre es la suma de las fuerzas que actúan para reducir el impulso. La resistencia inducida es cualquier cosa que tenga como consecuencia causar más resistencia (como vórtices que salen de las puntas de las alas).

Estas respuestas pueden abordar muchas de sus preguntas.

Pensar que la sustentación y el arrastre se "causan" entre sí es, por definición, técnicamente defectuoso. La sustentación y el arrastre son el "resultado" "final" de la magnitud de varias fuerzas de presión que actúan sobre la superficie aerodinámica en varias direcciones, resueltas en dos direcciones: paralela a la dirección de desplazamiento de la superficie aerodinámica y perpendicular a la dirección de desplazamiento de la superficie aerodinámica. El primero se llama Drag, el segundo se llama Lift.

Al ser perpendiculares entre sí, la sustentación no puede causar, reducir o aumentar la resistencia, y viceversa. Si está buscando los factores que afectarán la magnitud de la fuerza de sustentación o la fuerza de arrastre final, debe hablar sobre qué cambiará la magnitud o la dirección de cualquiera de las diversas fuerzas de presión que se producen en el perfil aerodinámico.

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