He estado leyendo varias fuentes sobre la ubicación del centro aerodinámico.
Muchos (como, por ejemplo, Wikipedia) determinan el centro aerodinámico escribiendo la ecuación del momento para un punto arbitrario y luego aplican algunas definiciones para llegar al resultado final: el centro aerodinámico se encuentra en el cuarto de cuerda, ver a continuación:
Sin embargo, estoy buscando una explicación más intuitiva físicamente, probablemente a partir de la teoría del perfil aerodinámico delgado. Según lo entiendo, en última instancia, el centro aerodinámico está determinado por cómo cambia la distribución de la sustentación con el ángulo de ataque. Por lo tanto, la distancia que se mueve el centro de sustentación con respecto al centro aerodinámico cancela el momento resultante debido al cambio en la sustentación con el ángulo de ataque.
¿Podemos explicar por qué este punto termina en la ubicación del cuarto de cuerda?
Tiene que ver con la distribución de Birnbaum. El centro de su área está en un cuarto.
En la teoría del flujo potencial, la sustentación se puede calcular como la superposición lineal de una contribución de la inclinación y una del ángulo de ataque. Mientras que la parte de sustentación relacionada con la inclinación es constante, la parte relacionada con el ángulo de ataque varía linealmente con este parámetro. Esto significa que cambiar el ángulo de ataque agrega o resta circulación, cuya distribución a lo largo de la cuerda se describe mediante la distribución de Birnbaum . La parte importante es la autosimilitud de la sustentación dependiente del ángulo de ataque que resulta de esta suma o resta de la misma distribución a lo largo de la cuerda.
El centro de presión de la parte dependiente del ángulo de ataque resultante es constante y al 25% de la cuerda para flujo 2D y alas de gran relación de aspecto, al menos mientras el flujo permanezca unido y los efectos viscosos sean insignificantes.
Las imágenes a continuación (trabajo propio) muestran la circulación sobre la cuerda producida solo por la comba (por lo que AoA es 0 °) a la izquierda y la distribución de Birnbaum solo a la derecha (usando un perfil aerodinámico simétrico). La circulación total es simplemente la suma de ambos. Copiado de esta respuesta gracias a la útil sugerencia de ROIMaison.
en última instancia, el centro aerodinámico está determinado por cómo cambia la distribución de la sustentación con el ángulo de ataque
Eso es exactamente correcto: el centro aerodinámico (una mejor palabra para esto es "punto neutral", por cierto) es el punto donde el adicionalse puede resumir la fuerza de sustentación de un cambio en el ángulo de ataque. No mire la distribución de sustentación per se (eso es lo que determina el centro de presión), sino su cambio sobre el ángulo de ataque, porque eso es lo que determina el punto neutral y lo que cambia el centro de presión hacia adelante y hacia atrás. La parte constante provocada por el camber no cambia con el ángulo de ataque y la parte provocada por el ángulo de ataque tiene su centro siempre al 25% (en las condiciones mencionadas anteriormente) y su magnitud crece con el ángulo de ataque. Esta contribución creciente de la fuerza dependiente del ángulo de ataque es lo que desplaza el centro de presión hacia adelante (en superficies aerodinámicas con inclinación positiva) rsp. hacia atrás (en superficies aerodinámicas con inclinación negativa) hacia el punto del 25%.
Por cierto, desearía que tuviéramos más personas como Aaron Swartz . Ese artículo tiene ahora 97 años y estos monopolistas todavía me quieren 42 € por una copia. Lo siento, no hay detalles, no pude encontrar ninguno en línea.
Intuitivamente, el centro aerodinámico de un ala está en 1/4 MAC porque la sustentación creada por la superficie curva superior delantera del ala y la parte inferior delantera del ala es aproximadamente igual a la sustentación creada por la parte inferior trasera del ala en todo el rango de AOA no estancado.
De esto podemos deducir que la parte superior del ala detrás de MAC no contribuye de manera importante a la sustentación.
Se puede usar una cola según sea necesario para ayudar a evitar que el centro neto de sustentación se mueva demasiado con los cambios en el AOA. El requisito de la cola depende en gran medida del diseño del ala.
ROIMaison
Peter Kämpf
ROIMaison
Roberto DiGiovanni
Peter Kämpf
ROIMaison
Peter Kämpf
ROIMaison
Peter Kämpf
ROIMaison
Peter Kämpf
ROIMaison
Peter Kämpf
DKNguyen
Peter Kämpf
DKNguyen
Peter Kämpf
DKNguyen