Durante mucho tiempo he estado contemplando las fuerzas involucradas en ciertas maniobras en un avión y algunas de esas maniobras comienzan a romper mi comprensión de las fuerzas que específicamente se oponen a la gravedad. Por lo general, esto se describe como sustentación y así es como se explica en la escuela de tierra, pero no repasaron otras fuerzas que pueden estar involucradas para mantener un avión en el aire (es decir, un componente no horizontal de empuje, etc.). Probablemente no repasaron esto, ya que no se aplica (significativamente) al tipo de aviones que uno volaría justo después de la escuela básica de tierra.
Una de esas maniobras en las que he pensado es un "vuelo lento" cuando se realiza en un espectáculo aéreo por un jet donde el jet parece ir más lento que su velocidad de pérdida y en un ángulo de ataque muy alto. Parece que una parte, si no toda la fuerza que mantiene el avión en el aire, no proviene de las alas en forma de sustentación, sino del empuje producido por la turbina. (Ejemplo:
)romper mi comprensión de las fuerzas que se oponen específicamente a la gravedad.
No hay fuerzas separadas que se opongan a otras fuerzas específicas. Simplemente hay un conjunto de fuerzas y todas se suman y la suma dividida por la masa de inercia del avión es igual a la aceleración.
La gravedad siempre apunta hacia abajo, por lo que para evitar la aceleración hacia abajo, la suma de las otras fuerzas debe apuntar hacia arriba. Pero cualquier fuerza que apunte hacia arriba puede hacer eso.
- ¿Es correcto mi entendimiento?
Mayormente sí. El empuje siempre apunta hacia adelante a lo largo del eje del motor, por lo que si el eje del motor apunta hacia arriba, también lo hace el empuje.
- ¿Existe una buena y conocida referencia a la aerodinámica que no pase por alto toda la gama de fuerzas involucradas durante una amplia gama de situaciones de vuelo?
En realidad, solo hay unas pocas fuerzas, siempre:
Los perfiles aerodinámicos producen una fuerza que es aproximadamente perpendicular a ellos. Crece con el ángulo de ataque (ángulo entre la superficie aerodinámica y el flujo de aire) con un pico en el ángulo de ataque de pérdida (generalmente 10-15 °) y otro a 90 °.
Esta fuerza normalmente se describe como dos componentes, sustentación , que es perpendicular al flujo de aire, y arrastre , que es paralela a él. Eso significa que el segundo máximo de sustentación está a 45°, porque a 90° la fuerza es paralela al flujo y, por lo tanto, toda la resistencia.
Forma (parásito) de arrastre. Esto es paralelo al flujo.
Empuje. Esto siempre es aproximadamente hacia adelante a lo largo del eje del motor.
Peso. Esto siempre apunta hacia abajo. En realidad, está compuesto por la gravedad, que apunta hacia el centro de la Tierra, y una pequeña contribución de la fuerza centrífuga que apunta en sentido contrario al eje de rotación de la Tierra, pero eso es solo una tontería.
Y luego solo necesitas hacer la suma de vectores.
Entonces, cuando la aeronave vuela con un ángulo de ataque alto, el empuje apunta en diagonal hacia arriba, cancelando parte del peso, mientras que la fuerza en el ala se inclina hacia atrás, cancelando la otra parte del peso, pero también provocando una gran resistencia, por lo que el empuje necesita ser correspondientemente grande. Es por eso que solo los cazas y los aviones acrobáticos con sus grandes proporciones de empuje/peso pueden hacer este tipo de acrobacias.
Para más detalles, sugeriría See How It Flies de John S. Denker. Cubre la aerodinámica básica y explica las razones detrás de las técnicas comunes de pilotaje. El capítulo 4 analiza las fuerzas.
Gurkan Çetin
Jan Hudec
Gurkan Çetin
Jan Hudec
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