100 Aerodinamica Conceptos Iet 1542

AERODINAMICABASICACAMILO ISIDRO GUAYAZAN MORENOIET 1542

FORMACIONAERONAUTICA

PORQUE VUELAN LOS AERODINOSLa teora de VUELO est basada en la AERODINMICA*


QUE ES AERODINAMICA

El trmino aerodinmica se deriva de la combinacin de dos palabras griegas:

aero que significa aire y

dyne que significa fuerza.*


QUE ES AERODINAMICA*

Es la rama de la mecnica de fluidos que se ocupa del movimiento del aire y otros fluidos gaseosos, y de las fuerzas que actan sobre los cuerpos que se mueven en dichos fluidos.


QUE ES AERODINAMICA*

En trminos aeronuticos

Es la ciencia que estudia las fuerzas que se originancuando un AERODINO de desplaza en el aire.


FUERZAS PRESENTES EN LA AERODINAMICAHay 4 fuerzas presentes en LOS AERODINOS

SustentacinPesoTraccinResistencia

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FUERZAS PRESENTES EN LA AERODINAMICA

la sustentacin se produce hacia arriba y el peso hacia abajo Por lo que la sustentacin debe de ser mayor que el peso para que el aerodino asuma algunas actitudes de vuelo*


FUERZAS PRESENTES EN LA AERODINAMICADe la misma manera el empuje debe de ser mayor para poder hacer que el aerodino pueda desplazarse . Vencer la resistencia*


FUERZAS PRESENTES EN LA AERODINAMICASUSTENTACINEs la fuerza aerodinmica producida por una aeronave movindose a travs del aire y que es perpendicular a la trayectoria de la aeronave.*


FUERZAS PRESENTES EN LA AERODINAMICA*RESISTENCIAEs la fuerza aerodinmica producida por una aeronave movindose a travs del aire y que es paralela a la trayectoria de la aeronave y en sentido opuesto.


FUERZAS PRESENTES EN LA AERODINAMICA*PESOEs la fuerza producida por la atraccin gravitatoria de la tierra. Su direccin y sentido es vertical hacia el centro de la tierra.


FUERZAS PRESENTES EN LA AERODINAMICA*


CONCEPTO INDISCUTIBLELa aerodinmica

Es la parte de la Fsica que trata los efectos producidos por la accin del aire (atmosfera) sobre un cuerpo *


QUE ES LA ATMOSFERALaatmsferaoatmosferaes lacapa gaseosaestratificada que rodea, por accin de la fuerza de gravedad, la Tierra, un cuerpo celeste u otro cuerpo cualquiera. Se forma a partir de dos palabras griegas: (atms), que significa vapor, aire, y (sfaira), esfera.*


COMO ESTA COMPUETA LA ATMOSFERA*


La composicin de la atmsfera vara en funcin de su altura y latitud del lugar pero puede decirse que su composicin se mantiene aproximadamente constante hasta los 15 km de altura en el Ecuador y 8 km en los polos, por encima de estas cotas, los gases ms pesados se encuentran en las capas inferiores y a mayor altura aumenta la cantidad de los gases especficos mas ligeros. *


Cules son las capas de la atmsfera?Teniendo en cuenta las propiedades trmicas de la atmsfera, en ella se distinguen varias regiones: troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera y exosfera.*


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TROPOSFERA

Esla capa inferior de la atmosfera donde tienen lugar casi todos los procesos meteorolgicos que, en el transcurso del ao, constituyen el Tiempo y el Clima (nubes, frentes de tormenta, vientos, anticiclones, etc.)*


TROPOSFERA

En esta regin la temperatura del aire desciende constantemente a razn de unos 6,5 C, por cada kilmetro de altura. La troposfera se extiende desde el suelo hasta los 16 Km de altura en las zonas ecuatoriales, y hasta los 8 Km en las regiones polares. En esta capa de la atmsfera es en donde vuelan los aviones, que es lo que nos compete a nosotros.

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ESTRATOSFERA

Est formada por una serie de capas gaseosas horizontales, con escaso movimiento de las masas de aire que la forman. La temperatura, primero es constante y luego aumenta con la altura alcanzando su mximo a los 50 km en el lmite superior de la atmosfera.El aumento de la temperatura se atribuye a la presencia de ozono que absorbe la radiacin ultravioleta del sol. Su altura llega a los 36 km.

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MESOSFERA

Comprendida entre los 50 km y 85 km, en esta capa la temperatura disminuye con la altura, llegando a los -95 C en su lmite superior siendo este el punto ms fro de la atmsfera.

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TERMOSFERA:

Posee gran concentracin de partculas cargadas elctricamente; por lo tanto permite la transmisin de las ondas radioelctricas, que se perderan en el espacio si no reflejaran en ella, su altura va de los 36 km hasta los 200*


EXOSFERA

Carece de lmite superior y en ella las temperaturas continan en aumento, es decir es el espacio exterior.Es la zona ms alejada de la Tierra y, por lo tanto, donde menos concentracin de gases encontramos.

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Qu es la presin atmosfrica y cules son sus caractersticas?*


Es la fuerza que ejerce el aire atmosfrico sobre la superficie terrestre.

La presin atmosfrica se debe al peso del aire sobre un cierto punto de la superficie terrestre por lo tanto, es lgico suponer que cuanto ms alto est el punto, tanto menor ser la presin, ya que tambin es menor la cantidad de aire que hay porencima.*


La presin atmosfrica es la fuerza que ejerce el aire atmosfrico sobre la superficie terrestre. Cuanto mayor sea la altura de la superficie terrestre respecto al nivel del mar, menor es la presin del aire.

Si tomamos como referencia el nivel del mar donde a la presin atmosfrica le asignamos un valor de1 atm. En una cumbre situada a unos 1 500 metros sobre el nivel del mar, la presin atmosfrica vale aproximadamente 0,83 atm, es decir, la presin disminuye con la altura.*


La principal fuerza que activa el movimiento horizontal de la atmsfera se origina en las diferencias de presin (GRADIENTE DE PRESIN).Esta fuerza apunta desde las zonas de alta presin a las regiones donde la presin es relativamente menor. Bajo este principio es esperable que el viento siempre apunte en esta direccin, en particular desde los anticiclones hacia las zonas de baja presin. *


Sin embargo, la rotacin de la tierra modifica este esquema simple de movimiento horizontal, al generar una fuerza aparente (fuerza de Coriolis) que apunta hacia la izquierda de un observador colocado de espalda al viento en el Hemisferio Sur, y hacia su derecha en el Hemisferio Norte.*


La combinacin de los efectos de la fuerza de gradiente de presin y de la fuerza de Coriolis, explican el hecho en los movimientos de gran escala del aire, *


QUE ESLa Atmsfera Estndar Internacional ISA

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La Organizacin Internacional de Aviacin Civil (ICAO) estableci la atmsfera estndar de manera que sirviese dereferencia internacionalmentea la hora de realizar los clculos de actuaciones.

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Las indicaciones de los instrumentos y las especificaciones de actuacin estn basadas en este tipo de estandarizacin, sin embargo raramente estas condiciones existen en la realidad, lo que obliga a que los pilotos entiendan las desviaciones que puede haber entre en estndar y la realidad, y cmo afectan a los instrumentos.*


La atmsfera es la envoltura gaseosa de la tierra y su principal inconveniente a la hora de trabajar matemticamente y fsicamente es quesus caractersticas difieren a lo largo del mundo. Por ello se desarrollaron tres modelos: temperatura, presin y densidad.

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MODELO DE TEMPERATURA

Est basado en un decrecimiento lineal de la temperatura con la altitud en un rango de -6.5C por cada mil metros de ascenso (-1.98C/1000ft) hasta el nivel de la tropopausa. La situacin estndar de la tropopausa son 11000 metros (36089 ft). Desde la tropopausa en adelanta, se considera que la temperatura permanece constante hasta un valor de -56.5C.

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MODELO DE TEMPERATURA

Se establecen como condiciones iniciales a nivel del mar:

una temperatura de 15C, una presin de 1013.25 hPa y una densidad de 1.225 kg/m^3.

MSL (Mean Sea Level o a nivel del mar)*


ATMSFERA TIPO

La atmsfera tipo o atmsfera estndar, conocida como atmsfera ISA (International Standard Atmosphere), es una atmsfera hipottica basada en medidas climatolgicas medias, cuyas constantes ms importantes son:*


ATMSFERA TIPO

Unos valores en superficie al nivel del mar de:

Temperatura: 15C (59F).Presin: 760 mm o 29,92" de columna de mercurio, equivalentes a 1013,25 mb por cm.Densidad: 1,325 kg. por m.Aceleracin debido a la gravedad: 9,8 mts/segundo.Velocidad del sonido: 340,29 mts/segundo.

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ATMSFERA TIPO

Unos valores en superficie al nivel del mar de:

Un gradiente trmico de 1,98C por cada 1000 pies o 6,5C por cada 1000 mts.Un descenso de presin de 1" por cada 1000 pies, o 1 mb por cada 9 metros, o 110 mb por cada 1000 mts. *


ATMSFERA TIPO

Esta atmsfera tipo definida por la OACI sirve como patrn de referencia, pero muy raramente un piloto tendr ocasin de volar en esta atmsfera estndar.De todos los valores anteriores, los ms familiares en aviacin son a nivel del mar una:Temperatura de 15C Una presin de 1013 mb. o 29.92", Una disminucin de 2C de temperatura y 1" de presin por cada 1000 pies de altura. *


ESTRUCTURA DEL AVION

PARTES P R I N C I P A L E S D E L A V I N

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El avin / La aeronave es un conjunto racional de elementos, que unidos entre si permiten el vuelo estable y controlado. *


ESTRUCTURA DEL AVION

Los grupos principales en los que se divide para su estudio son grupo: 1. FUSELAJE2. ALAS3. EMPENAJE 4. MOTOPROPULSOR5. TREN DE ATERRIZAJE*


GRUPO FUSELAJEEl fuselaje es el cuerpo estructural del avin, de figura fusiforme que aloja a los posibles pasajeros y carga, junto con los sistemas y equipos que dirigen el avin. Se considera la parte central por que a ella se acoplan directamente o indirectamente el resto de partes como:las superficies aerodinmicas, el tren de aterrizaje y el grupo moto propulsor. *


GRUPO FUSELAJE

En aviones Monomotores el fuselaje contiene al grupo moto propulsor y la cabina del piloto; sirve tambin de soporte a las alas y estabilizadores; y lleva el tren de aterrizaje.

En aviones multimotores no contiene al grupo moto propulsor, los motores van dispuestos en barquillas o mstiles, sobre o bajo las alas, o en la cola. *


GRUPO FUSELAJE*1:Para vuelo subsnico. 2:Para vuelo supersnico de alta velocidad. 3:Para vuelo subsnico con gndola de gran capacidad. 4:Para vuelo supersnico de gran maniobrabilidad. 5:Para hidroavin. 6:Para vuelo hipersnico


GRUPO FUSELAJEEn el caso del ATR el fuselaje se une de forma directa a las alas y a la cola, mientras que el grupo moto propulsor se une al fuselaje de forma indirecta a travs de las alas.

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GRUPO FUSELAJEEn el caso del Airbus beluga dedicado a la carga, su fuselaje adquiere esta forma tan peculiar para poder dar cabida a grandes piezas, como las alas del A320*


GRUPO SUSTENTADOR /ALASEl ala es la superficie que proporciona la fuerza sustentadora principal del avin. *


GRUPO SUSTENTADOR /ALAS

La estructura interna est constituida por largueros, larguerillos y costillas.

El larguero es el componente estructural principal que recorre el ala longitudinalmente desde el encastre (donde el ala se une al fuselaje) hasta la punta del ala. Soporta las cargas principales del ala en vuelo y tierra.

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Estas autntica vigas del ala estn construidas en aleaciones de aluminio de alta resistencia y suele haber slo dos o tres por ala. La seccin recta de estas vigas suele tener forma de I.

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GRUPO SUSTENTADOR /ALASConstituyen la parte estructural donde se crea fundamentalmente la sustentacin que permite volar al avin. En los aviones que poseen ms de un motor, estos se encuentran situados en las alas y en el caso que sean de reaccin tambin pueden ir colocados en la cola. Adems, en las alas estn ubicados los tanques principales donde se deposita el combustible que consumen los motores del avin.*



Al diseo, estructura de la superficie y seccin transversal de las alas los ingenieros que crean los aviones le prestan una gran importancia y stas varan segn el tamao y tipo de actividad que desempear el avin. *


GRUPO SUSTENTADOR /ALAS Para que un avin pueda realizar las funciones bsicas de despegue, vuelo y aterrizaje es necesario que las alas incorporen tambin algunas superficies flexibles o movibles que introducen cambios en su forma durante el vuelo.*



Entre las funciones de algunas de esas superficies flexibles est incrementar la creacin de la sustentacin que mantiene al avin en el aire, mediante la introduccin de variaciones en el rea de las alas u ofreciendo mayor resistencia al aire durante las maniobras de despegue y aterrizaje. *


GRUPO SUSTENTADOR /ALASDe esa forma se logra reducir al mnimo la velocidad necesaria para despegar o aterrizar, cuestin sta que depender del peso y tamao del avin, as como de las recomendaciones del fabricante. *


En la actualidad se est generalizando el uso de los winglets en aviones de tamao medio para uso particular o ejecutivo y tambin en los comerciales para transporte de pasajeros, como los Boeing y Airbus, por ejemplo. Esos aviones incorporan en la punta de las alas una extensin doblada hacia arriba, casi de forma vertical, cuya funcin es disminuir la turbulencia que se forma en ese lugar durante el vuelo, con lo cual se mejora el rendimiento aerodinmico.Incluso el nuevo Airbus 380 emplea winglets doblados hacia arriba y hacia abajo.*


GRUPO EMPENAJE ESTABILIZADOR

Es la componente estructura localizada al final de fuselaje o clula de la aeronave que forma la cola , en el lenguaje aeronutico es denominada:GRUPO ESTALILIZADOREMPENAJE OCOLA*


GRUPO EMPENAJE ESTABILIZADOR Conocida como planos de cola es la unidad de estabilizacin del aeroplano. Sirve para corregir la inestabilidad de la aeronave ante determinadas perturbaciones y sus partes son:Plano de cola vertical (Estabilizador vertical)Plano de cola horizontal (Estabilizador horizontal)*


GRUPO EMPENAJE ESTABILIZADOR En la mayora de los aviones la cola posee una estructura estndar simple, formada por un estabilizador vertical y dos estabilizadores horizontales en forma de T invertida, de T normal o en forma de cruz.Aunque tambin se pueden encontrar aviones con dos y con tres estabilizadores verticales, as como en forma de V con estabilizador vertical y sin ste.*


GRUPO ESTABILIZADORPLANO DE COLA VERTICALSirve para mantener la estabilidad direccional del aeroplano durante el vuelo se divide en parte fija y parte mvil. la parte mvil se le conoce como timn de direccin que va unida a la parte fija y la construccin del plano de cola vertical es similar a la construccin del ala.*


GRUPO ESTABILIZADORPLANO DE COLA HORIZONTAL.Proporciona estabilidad para el aeroplano alrededor de su eje lateral. se divide: En parte fija y parte mvil Esta ltima llamada timn de profundidad o elevadores y su construccin es similar el del ala.

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GRUPO MOTOPROPULSOREncargado de proporcionar la potencia necesaria para contrarrestar las resistencias del aparato.tanto en tierra como en vuelo, impulsar a las alas y que estas produzcan sustentacin, y por ltimo para aportar la aceleracin necesaria en cualquier momento. *


GRUPO MOTOPROPULSOR

Este grupo puede estar constituido por uno o ms motores.Motores que pueden ser de pistn, de reaccin, turbopropulsores, etc. Dentro de este grupo se incluyen las hlices, que pueden tener distintos tamaos, formas y nmero de palas.*


GRUPO TREN DE ATERRIZAJETiene como misin amortiguar el impacto del aterrizaje y permitir la rodadura y movimiento del avin en tierra. Puede ser fijo o retrctil, Triciclo (dos ruedas principales y una de morro) o Patn de cola (dos ruedas principales y un patn o rueda en la cola). Hay trenes adaptados a la nieve (con patines) y al agua (con flotadores). *


GRUPO TREN DE ATERRIZAJEEl Tren de Aterrizaje en los aviones tiene la funcin primordial de soportar la estructura de la aeronave en tierra y le permite taxear, despegar y aterrizar. Comnmente el tren de aterrizaje tiene llantas, aunque hay otros tipos que utilizan skids, flotadores o una combinacin dependiendo del tipo de superficie.*


Tren de Aterrizaje Tipo Triciclo

El sistema tipo triciclo tiene una rueda enfrente, llamada rueda frontal o de nariz y dos o ms ruedas principales ubicadas ligeramente atrs del centro de gravedad del avin. Debido a la facilidad de operacin en tierra, sta configuracin es la ms utilizada.

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Tren de Aterrizaje Tipo Triciclo

En algunas ocasiones el tren de aterrizaje frontal tiene dos o ms ruedas y el principal puede tener de dos ruedas en adelante, ya que es el que soporta grandes fuerzas en el momento del aterrizajeEsta configuracin puede ser fija o retrctil, guardando las ruedas en las alas y en el fuselaje para reducir la resistencia al aire y el avin pueda volar ms estable y a mayor velocidad.

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TREN DE ATERRIZAJE TIPO TANDEMSe caracterizan por utilizar varios ejes de ruedas uno detrs del otro, y son utilizados en aviones muy grandes para soportar el gran peso de stas aeronaves. Como ejemplo tenemos el tren de aterrizaje del Antonov An-225 Mryia, que es el avin ms grande actualmente y est compuesto de 7 pares de llantas a cada lado ms dos trenes de aterrizaje frontales con 2 llantas cada uno.

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