¿Qué es el "Centro de Presión"?

El centro de presión no es un punto "donde la sustentación está más concentrada". El centro de presión tiene muy poca relación con la forma en que se distribuye la sustentación a lo largo del ala (puede tener exactamente el mismo centro de presión para un número infinito de distribuciones diferentes de sustentación).

El centro de presión es la suma matemática de todos los vectores de presión locales a lo largo de toda la superficie del ala. Pero es solo, más o menos, una suma de pensamientos, este punto no tiene un significado especial en términos de distribución de estrés o algo así (al menos no es sencillo).

También podría continuar poniendo todos los puntos de presión locales en la ecuación de movimiento y obtendría exactamente el mismo resultado. Pero las ecuaciones con muchos vectores de fuerza pequeños serían innecesariamente complicadas y si no necesita este nivel de complejidad, es más fácil sumar todas las fuerzas por adelantado y usar el valor sumado en su lugar.

Tenga en cuenta que si desea, por ejemplo, calcular las tensiones dentro del ala, no puede hacerlo así. Se vería obligado a incluir cada punto de presión local en el análisis. Pero siempre que pueda suponer que todo el ala es sólida (que suele ser una aproximación aceptable para muchos problemas simples), es más fácil usar un solo vector de elevación sumado.

Si simplemente suma todos los vectores de presión fraccionarios, obtiene el vector total de fuerza aerodinámica. Lo cual es suficiente para saber qué fuerza y ​​en qué dirección actúa sobre el avión. Pero para poder analizar los efectos rotacionales, necesita saber en qué punto actúa esta fuerza total (porque el mismo vector de fuerza desplazado a un punto diferente del cuerpo sólido causará una rotación diferente). Y aquí es donde entra en juego el centro de presión, ya que es el punto donde la fuerza aerodinámica suma del pensamiento debería actuar para afectar al avión (en su conjunto) con los mismos efectos de traslación y rotación que la distribución real de la presión a lo largo del ala.

La fuerza aerodinámica (parte de la cual es sustentación) no es más que la suma de todas las fuerzas aerodinámicas individuales que actúan sobre la superficie del fuselaje. En todos y cada uno de los diminutos micrómetros cuadrados de la superficie del avión, el aire empuja el fuselaje. Está empujando con una fuerza igual a la presión de aire normal en ese punto, ($lbs /inch^2)$veces el área de la superficie de esa pequeña sección. Todas estas diminutas fuerzas aerodinámicas empujan la superficie del avión en una dirección normal (perpendicular) a la superficie.

Para simplificar las cosas (para cálculos y explicaciones), los ingenieros y los instructores de vuelo suman artificialmente todas estas pequeñas fuerzas individuales en una fuerza total. Esto se hace sumando (vectorialmente) todas las fuerzas individuales en un solo vector de fuerza total, que, si fuera la única fuerza que actúa sobre el fuselaje, teóricamente crearía exactamente la misma fuerza total y momento de rotación que todas las pequeñas fuerzas . pocas fuerzas reales producen realmente. Esta fuerza artificial total luego se divide, de nuevo artificialmente, en dos componentes, uno que es normal (perpendicular) al vector de la trayectoria de vuelo de la aeronave (esto es lo que llamamos sustentación ), y otro que es paralelo a la trayectoria de vuelo ( Esto es lo que llamamos arrastrar). Se puede considerar que ambos actúan a través del mismo punto en el que se calculó que actuaría el vector de fuerza total.

El punto a través del cual se considera que actúa esta fuerza artificial total se denomina centro de presión.

¿Para qué es esto? Este es el punto en el fuselaje, donde,. si estuviera bloqueado en ese punto, las fuerzas aerodinámicas se equilibrarían a su alrededor y no producirían momento de rotación. es decir, como pasar un alfiler a través de una flecha, o la veleta en su techo, si el alfiler a través de la flecha, o el eje de la veleta pasara por el centro de presión, entonces el viento que golpea la veleta no causaría un momento de rotación y la veleta no giraría ni se alinearía con el viento. Simplemente se quedaría allí, porque la fuerza (en realidad, el momento) en un lado del Centro de presión sería igual al momento de las fuerzas en el otro lado y se cancelarían entre sí.

¿Porque es esto importante? porque en vuelo libre, no hay pasador o eje unido a algo inamovible. Un avión es libre de moverse sin restricciones. Cuando se aplica una fuerza aerodinámica a un cuerpo que puede moverse libremente sin restricciones, girará alrededor de su centro de gravedad. Entonces, si el centro de presión no está ubicado junto con el centro de gravedad (que casi nunca lo está, exactamente), cualquier fuerza aerodinámica en el cuerpo generará un momento de rotación (un par) alrededor del CG.

Tiene razón, Lift actúa sobre el perfil aerodinámico, no a través de un punto específico. El CP es el punto medio, a través del cual actúan las fuerzas totales (=suma de la presión superficial desequilibrada) del perfil aerodinámico. Se utiliza para ilustrar y simplificar conceptos comunes.