Si estuviera parado afuera en un día ventoso sosteniendo un objeto rectangular plano como una bandeja de comida en el viento, ortogonal a la dirección del flujo, el arrastre creado se clasificaría, en su mayoría, como arrastre de forma; un diferencial de presión desde el lado de barlovento de mayor presión de la bandeja y su lado de barlovento de menor presión.
Si el ala de un avión comenzara con un ángulo de ataque de 0 grados y se rotara lentamente hasta un ángulo de ataque de 90 grados, la sustentación aumentaría hasta que se excediera el ángulo de ataque crítico, pero el coeficiente de arrastre continuaría aumentando hasta 90 grados.
Supongo que la resistencia creada por el ala a 90 grados es muy parecida a la resistencia creada por la bandeja en el viento.
¿La resistencia inducida no es más que resistencia de forma con una clasificación diferente debido a su naturaleza habitual de discusión con respecto a la sustentación?
Hay arrastre. El arrastre es causado por diferentes fenómenos físicos. Según la causa, se clasifica en:
La resistencia inducida es un efecto secundario de generar sustentación sobre una envergadura de ala finita.
La sustentación es una fuerza hacia arriba que el aire ejerce sobre el ala. Por el principio de acción y reacción (tercera ley de movimiento de Newton), el ala ejerce una fuerza hacia abajo de igual magnitud sobre el aire, y dado que el aire puede moverse libremente, esa fuerza lo acelera hacia abajo.
Ahora hay dos argumentos equivalentes por los que esto causa arrastre:
En el marco de referencia del ala, el ala no realiza ningún trabajo (porque no se mueve), por lo que no puede cambiar la energía cinética del aire y, por lo tanto, no puede cambiar su velocidad total. Dado que la componente vertical de esa velocidad aumenta, la componente horizontal tiene que disminuir y esto requiere una fuerza de avance del ala. La reacción hacia atrás a esa fuerza es la resistencia inducida.
En el marco de referencia del aire que se aproxima, la energía cinética aumenta. Por lo tanto, el ala tiene que realizar algún trabajo en el aire, lo que significa aplicar fuerza en la dirección de su movimiento. La reacción hacia atrás a esa fuerza es la resistencia inducida.
Las explicaciones son igualmente verdaderas, solo que usan un marco de referencia diferente.
La resistencia inducida disminuye con (el cuadrado de) la velocidad (para elevación constante), porque a mayor velocidad hay más aire para acelerar, por lo que solo necesita acelerarse menos.
La resistencia inducida también es independiente de la sección transversal . Si cancela la sustentación moviendo el elevador o el alerón hacia arriba, es posible que la sección transversal no cambie en absoluto (el flap aún podría estar detrás del ala), pero la resistencia inducida desaparecerá.
Por cierto, de esto se deduce que la resistencia inducida del ala a 90 grados es cero, porque no produce ninguna sustentación. El arrastre de forma es, por supuesto, enorme.
El arrastre de forma es causado por una recuperación de presión imperfecta detrás del cuerpo. En la parte delantera del objeto que se mueve a través del fluido, el fluido se ralentiza, lo que viene con un aumento de la presión. En el flujo laminar ideal, el fluido se cierra detrás del objeto con la misma velocidad lenta y la misma alta presión. Pero a medida que el objeto se mueve más rápido, la inercia hace que el flujo se separe y forme un área turbulenta detrás del objeto donde la presión permanece baja. Esta diferencia de presión provoca el arrastre de la forma.
El arrastre de forma depende de la sección transversal y la forma del objeto. Siempre aumenta con la velocidad.
Cuando se analiza una estructura compleja, como un avión, primero se analiza de forma independiente la resistencia aerodinámica de cada componente (ala, fuselaje, empenaje, etc.). Pero a medida que los componentes se ensamblan, los campos de presión alrededor de las partes se afectan negativamente entre sí y este aumento en la resistencia se denomina resistencia de interferencia.
El arrastre de la piel es causado por la fricción entre la superficie del objeto y el fluido. El arrastre de la piel depende principalmente de la superficie mojada del objeto. Aumenta con la velocidad de forma similar al arrastre de forma, por lo que, a efectos prácticos, suele combinarse con el arrastre de forma en un solo término, el arrastre parásito .
A medida que el objeto que se mueve a través del fluido se acerca a la velocidad del sonido, el flujo lo supera mientras trata de evitar el objeto y forma una onda de choque. Detrás de la onda de choque, la presión es mucho mayor y este aumento no se equilibra con ningún aumento en la parte trasera del objeto, lo que provoca una gran cantidad de resistencia.
Este tipo de arrastre solo aparece cuando la velocidad del flujo se acerca a la velocidad del sonido, pero luego crece rápidamente más que las otras formas.
La resistencia inducida es realmente una forma en que los aerodinámicos explican el cambio de dirección del flujo local (neto hacia abajo) en la proximidad inmediata de un ala finita con un borde de fuga afilado a medida que se mueve a través de un fluido en un ángulo de ataque positivo. La resistencia inducida es un término conveniente, ya que implica un origen de resistencia debido a la sustentación y contribuye a la acumulación de fuerza total que se opone al movimiento. Pero la resistencia inducida no surge como una fuerza superficial normal ni como una fuerza de tracción de la piel. Por lo tanto, es diferente al arrastre de forma, la fricción de la piel y el arrastre de excrecencia que surgen debido a la interacción de cizallamiento viscoso entre el fluido y la superficie del ala. Estas fuerzas de arrastre, medibles en el túnel de viento, actúan sobre el revestimiento del ala como una fuerza normal en el área de presión o como fuerzas de tracción tangencial. El arrastre de forma requiere una estructura interna robusta para resistirlo; la piel por fricción pela la pintura; y el arrastre de excrecencia requiere montajes fuertes para antenas y otras protuberancias. La resistencia inducida no se mide en el túnel de viento; se calcula después del hecho. No requiere alojamiento estructural para resistir una fuerza porque no es una fuerza.
¿De qué naturaleza física es, entonces? En realidad, es el resultado de la distorsión local del marco de referencia rectilíneo horizontal-vertical que los ingenieros han adoptado para la contabilidad de fuerzas en el trabajo de rendimiento del avión. Por aclamación, la referencia utilizada para tener en cuenta los efectos de retardo del movimiento es paralela al vector de velocidad en el infinito, y todos los efectos de elevación se concilian perpendicularmente a ese vector. Debido al componente de flujo hacia abajo en el ala misma, el vector de velocidad local real está inclinado en un ligero ángulo hacia abajo con respecto al vector en el infinito; el vector de sustentación, que siempre es normal al flujo de aire local real, se inclina hacia atrás en el mismo ángulo. Cuando este vector de elevación 'doblado hacia atrás' se concilia en el sistema de referencia de fuerza (velocidad st infinito), así habrá una componente de sustentación (su seno) alineada en la dirección de arrastre. A esto lo llamamos arrastre inducido.
Es importante comprender la física de este término convenientemente nombrado, pero mal informado, para comprender lo que significa para el diseño y la operación de aviones.
Un físico, ingeniero y matemático inglés llamado Lanchester descubrió esto y lo publicó en su libro de texto, 'Aerodonetics', antes de que los hermanos Wright incluso volaran hacia Kitty Hawk.
En resumen, no. La resistencia inducida es un subproducto de mover una superficie aerodinámica a través de un fluido para crear sustentación. Es la suma tanto del arrastre de forma del perfil aerodinámico como del vector unitario de la línea de sustentación que se opone al vector de empuje de la hélice o del chorro de escape.
ryan mortensen
Jan Hudec
ryan mortensen
tommcw
Jan Hudec
revoltijo
The backward reaction to that force is the induced drag
pero no puedo reconciliar esto con:Induced drag decreases with (square of) speed (for constant lift), because at higher speed there is more air to accelerate, so it only needs to be accelerated by less.
De F = ma, seguro que la aceleración ha disminuido y la masa ha aumentado, pero la fuerza permanece constante y como ha definido la reacción a esta fuerza como arrastre inducido, no puedo vea cómo eso explica cómo la resistencia inducida se reduce con la velocidad del aire.Jan Hudec
Jan Hudec
Jan Hudec