De acuerdo con la teoría del flujo potencial, sabemos que la sustentación generada por las alas se debe al vórtice que crea. En el caso de un ala finita en 3D, también hay un flujo en el sentido de la envergadura debido a la fuga de la punta desde la superficie inferior a la superior. Entonces, si supongamos que el ala se mueve hacia la izquierda, entonces la dirección del vórtice debería ser en el sentido de las agujas del reloj, lo que a su vez debería producir una corriente ascendente en lugar de una corriente descendente . Esto debería causar un aumento en el ángulo de ataque en lugar de una disminución.
Entonces, la corriente descendente generada debería ser válida para un ala que viaja detrás del ala original, pero decimos que hay corriente descendente en el ala original.
Entonces, ¿dónde es que estoy cometiendo un error, la dirección del vórtice? En caso afirmativo, ¿cuál es la explicación correcta? Por favor explique.
Los vórtices de punta de ala crean tanto flujo ascendente como descendente; La corriente descendente se encuentra dentro de la envergadura y afecta el ángulo de ataque del ala, mientras que la región ascendente se encuentra fuera de la envergadura y puede ser utilizada por otra aeronave (o pájaro) que vuele detrás y por encima del ala.
El flujo inducido por la corriente descendente reduce el ángulo de ataque efectivo del ala (finito) y provoca la resistencia inducida.
A ver si esta imagen aclara tu duda.
Fuente: aerospaceweb.org
Considere la corriente ascendente antes del ala y la corriente descendente después del ala (sección).
Fuente: theairlinepilots.com
Como puede verse, el flujo de aire frente al ala está ligeramente dirigido hacia arriba por la corriente ascendente. Ahora, el ángulo que forma el ala con el punto de referencia horizontal (es decir, el flujo de aire relativo) es el mismo.
Sin embargo, el flujo de aire está ligeramente girado hacia arriba y el ala ve el aire que le llega en un ángulo diferente en comparación con el flujo de aire relativo. Como resultado, el ángulo de ataque efectivo (definido como el ángulo de ataque que se encuentra entre la cuerda de un perfil aerodinámico y el flujo de aire efectivo) se reduce , de modo que el flujo de aire relativo y efectivo se ve así:
Fuente: theairlinepilots.com
Esta diferencia entre los flujos de aire relativos y efectivos es lo que causa la resistencia inducida.
Fuente: theairlinepilots.com
Cerca del ala, la circulación limitada debida a la sustentación conduce a una corriente ascendente delante del ala y una corriente descendente detrás del ala similar al flujo producido por un ala elevadora bidimensional de envergadura infinita.
Un efecto muy importante lo genera el flujo debido al par de vórtices que componen la estela (en las puntas de las alas). La lámina semi-infinita de vorticidad distribuida en la estela produce una componente de velocidad descendente en la corriente libre por delante del ala, en el ala y aguas abajo, como se ilustra en la figura.
La corriente descendente de la estela conduce a una reducción en el ángulo de ataque del ala en relación con la corriente libre, lo que reduce la sustentación. Además, la corriente descendente gira el vector de flujo que se aproxima en el ala, lo que genera un componente de resistencia, como se muestra. El cambio en el ángulo de ataque debido a la corriente descendente generada por la estela es tg(a) = (Uz/U∞)
Fuente:
UNIVERSIDAD DE STANFORD, Departamento de Aeronáutica y Astronáutica, Aerodinámica Aplicada AA 200A, Instructor: Brian Cantwell, cantwell@stanford.edu
Enlace: AA200_Ch_12_Wings_of_Finite_Span_Cantwell.pdf
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