AERODINÁMICA UH-1H II

Presentado por: Flover Zapata

AERODINÁMICA

DEFINICIÓN: Estudio del movimiento del aire alrededor de un cuerpo y de las fuerzas que actúan sobre él.

En efecto, la aerodinámica concierne al objeto (aeronave), al movimiento (viento relativo) y al aire (atmósfera).

FLUJO DE AIRE EN UN AVION CONCORDE

TUNEL AERODINÁMICO

TUNEL AERODINÁMICO DECIRCUITO ABIERTO

MAQUETA (aeromodelo)

ventiladoresdivergenteconvergenteCámara detranquilización

rejaCámara de pruebas

OBJETIVO TERMINAL DE APRENDIZAJE

Como piloto de helicóptero, deberá aplicar los conceptos y principios de aerodinámica según el Manual FM 1-203 y el Manual de Operador de la aeronave respectiva

LEYES DE NEWTON SOBRE EL MOVIMIENTO

Las 3 leyes de Newton sobre el movimiento son:

LA LEY DE LA INERCIALA LEY DE LA ACELERACIÓNLA LEY DE LA ACCIÓN Y REACCIÓN

LEY DE LA INERCIA

INERCIA: Todo cuerpo en reposo permanecerá en reposo y todo cuerpo en movimiento se mantendrá en movimiento, a la misma velocidad, en la misma dirección y sentido, hasta que se vea afectado por una fuerza externa.

LEY DE LA ACELERACIÓN

ACELERACIÓN: La fuerza necesaria para alterar el movimiento de un cuerpo es directamente proporcional a la masa de dicho cuerpo y al cambio registrado en su velocidad

La aceleración se refiere a los aumentos o disminuciones de velocidad

F = M x A

LEY DE LA ACCIÓN Y REACCION

Tercera ley de Newton

Dice: Que a cada reacción corresponde una reacción igual y opuesta, ejemplo una persona al bajarse de un bote

Efecto de torque

4 FUERZAS QUE ACTUAN EN VUELO

Sustentación

LIFT

Resistencia

DRAG

Empuje

THRUST

Peso

WEIGHT

SUSTENTACIÓN

DEFINICIÓN: Es la fuerza que produce un perfil aerodinámico y es perpendicular al viento relativo resultante

PESO

DEFINICIÓN: Es la fuerza ejercida sobre una aeronave en virtud de la fuerza de gravedad.

El peso actúa sobre la aeronave a través del centro de gravedad; se orienta hacia el centro de la tierra.

P = m g

EMPUJE

DEFINICIÓN: Es la fuerza que impulsa la aeronave hacia delante a través del aire

El empuje proviene del sistema de rotores del helicóptero, hélice avión, motor propulsor, o cualquier dispositivo propulsor

RESISTENCIA AERODINÁMICA

DEFINICION: Es la fuerza que tiende a oponerse al movimiento de un perfil a través del aire.

La resistencia al avance es paralela al viento relativo y perpendicular a la sustentación

En vuelo a velocidad constante, la resistencia es igual al empuje y opuesto al mismo.

RESISTENCIA AERODINÁMICA

TRABAJO, POTENCIA Y ENERGIA

TRABAJO - Una fuerza actuando a través de una distancia (T = F x D) libras/pie

POTENCIA - Trabajo por un periodo de tiempo (P = F x D) caballos de fuerza HP

ENERGÍA

ENERGÍA: La habilidad para efectuar un trabajo

ENERGÍA CINETICA: Es la capacidad que poseen los cuerpos en movimiento para producir trabajo, ejemplo la corriente de agua Ec = ½ m V2

ENERGÍA POTENCIAL: Es la capacidad que tienen los cuerpos para producir trabajo, en virtud de su forma o de la posición que ocupan ejemplo represa del muña Ep = m g h

ESCALARES Y VECTORES

ESCALARES: Son cantidades que pueden ser descritas solamente por cuan grandes son, tal como un área, volumen, tiempo, masa.

VECTOR: Es una cantidad que se describe usando magnitud y dirección como por ejemplo, la aceleración, velocidad, peso, sustentación, resistencia. Se utilizan para representar fuerzas aerodinámicas

METODOS PARA DETERMINAR VECTORES RESULTANTES

PARALELOGRAMO

TRIÁNGULO

POLIGONO (Triangulación)

METODO DEL PARALELOGRAMO

Un paralelogramo contiene 2 vectores, uno de ellos trazado a un plano conocido de referencia.

El otro vector se traza al ángulo apropiado desde la cola al extremo posterior del primero

El paralelogramo se completa trazando los lados opuestos paralelos a los vectores conocidos

PARALELOGRAMO Continuación

La resultante se determina trazando un vector desde el punto de origen hasta el ángulo opuesto del paralelogramo ejemplo se muestran los 2 navíos remolcando una barcaza

METODO DEL POLIGONO

Cuando más de 2 fuerzas actúan en direcciones diferente la solución se consigue así:

Se traza el primer vector desde el punto de origen, trazando los demás vectores consecutivamente.

La fuerza resultante se determina trazando una línea desde el punto de origen hasta el extremo del último vector.

METODO DEL POLÍGONO Continuación

METODO DEL TRIÁNGULO

Es una forma simplificada del método del polígono ya que involucra solamente 2 vectores

Se forma un triángulo de vectores trazando 2 vectores y conectandolos con una línea resultante que va desde el origen hasta el extremo de la segunda fuerza

METODO DEL TRIÁNGULO Continuación

TEOREMA DE BERNOULLI

Cuando un fluido incompresible circula a lo largo de un tubo de flujo de sección variable, su velocidad cambia; esto es, el fluido acelera o desacelera, lo que significa que ha de variar la presión a lo largo del tubo.

Describe la relación existente entre la presión externa de un fluido y la velocidad del mismo

LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA MASA

Dice: La masa no se crea ni se destruye se transforma.

La masa de aire que entra en un tubo venturi, tiene que salir por el otro extremo, por consiguiente la masa de flujo por unidad de tiempo en la estación 1, tiene que ser igual a la masa de flujo en la estación 2 y también en la 3

FLUJO DE AIRE A TRAVÉS DE UN TUBO VENTURI

El volumen de aire pasando por cualquier punto del tubo porunidad de tiempo es igual a través del tubo.

EFECTO VENTURI

La energía total en un sistema cerrado dado no cambia, pero la forma de energía puede ser alterado.

La presión de aire que fluye puede compararse con la energía en cuanto la presión del aire en flujo permanecerá siempre constante.

La presión del flujo de un fluido está integrada por dos componentes - la presión estática y la presión dinámica

PRESIÓN ESTÁTICA

PRESIÓN ESTÁTICA: Es la fuerza que actúa sobre una superficie por unidad de área de superficie, se mide por un barómetro aneroide situado dentro del flujo pero no se mueve con el flujo

Se calcula multiplicando el peso específico promedio del aire por la altura de la columna de aire

PRESIÓN ESTÁTICA Continuación

La presión atmosférica estática en un día corriente a nivel del mar es 14.7 lbs./pul2 , o 2.116 lbs./pie2

La ecuación de la presión estática es: p = whp = presión estáticaw = peso específico promedio del aireh = altura columna de aire en pies

TEOREMA DE BERNOULLIEFECTO VENTURI

Hay cambios de velocidad y presión a lo largo del tubocumpliendose el principio de conservación de la energía

P =2,116 lb/pie2 P=2,014 lb/pie2 P=2074 lb/pie2

VEL.=100 NUDOSVEL.=200 NUDOS

VEL.=150 NUDOS

PRESIÓN DINÁMICA

PRESIÓN DINÁMICA: La fuerza que actúa sobre una superficie por unidad de área de superficie

La presión dinámica es un componente de la presión total que se deriva del movimiento del aire

PRESIÓN DINÁMICA Continuación

La presión dinámica se calcula multiplicando la mitad de la densidad del aire por el cuadrado de la velocidad del flujo de aire

q = ½ Þ V2

q = presión dinámicaÞ = densidad del aireV = velocidad del flujo de aireLa presión dinámica la mide indirectamente

el tubo Pitot - estático

PRESIÓN TOTAL

LA PRESIÓN TOTAL = A la suma de la presión dinámica más la presión estática

LA ECUACIÓN DE BERNOULLI Se expresa como sigue:

H = p + q ; o H = p + ½ Þ V2

H = presión totalp = presión estáticaq = presión dinámica

PRINCIPIO DE BERNOULLICONCEPTO GENERAL

La energía total es constante.

Si un componente de energía aumenta, otros componentes disminuyen.

Energía total es el proceso por el cual se forman presiones dinámicas y estáticas.

CONSTRICCION INFERIOR DEL TUBO VENTURI

La presión estática disminuye según aumenta la velocidadEl aire acelera sobre la parte curva de la mitad inferiorLa aceleración produce una disminución de presión estática sobre la parte curva del tubo

P

V

BERNOUILLI Continuación

Presión de agua...

…chorro aspirando la cucharra

PERFILES AERODINAMICOS

DEFINICION

Cualquier superficie

diseñada para producir sustentación

TERMINOLOGIA

BORDE DE ATAQUE: Porción redondeada que se proyecta dentro del flujo de viento relativo.

BORDE DE SALIDA: Parte trasera del perfil LÍNEA DE CUERDA: Es una línea recta que une

el borde de ataque con el borde de salida COMBA: Es una línea que se traza a la mitad de

distancia entre la superficie superior e inferior ENVERGADURA: Es el largo de la pala desde el

punto de rotación hasta la punta de la pala

PERFILES AERODINAMICOSTERMINOLOGIA

TIPOS DE PERFILES

PERFIL SIMÉTRICO

PERFIL ASIMÉTRICO

PERFIL SIMÉTRICO

•La comba es igual en ambos lados de la cuerda•La comba media y la cuerda son iguales•El centro de presión se mantiene relativamente constante al cambiar el ángulo de ataque•Produce cero sustentación a cero ángulo de ataque

PERFIL ASIMÉTRICO

Comba superior tiene más curvatura Cuerda y Comba Media son diferentes Produce sustentación aún cuando el ángulo de ataque sea negativo Produce más sustentación que el perfil simétrico Tiene mejores características de pérdida de velocidad (stall) El centro de presión se mueve hasta un 20% en la Cuerda

ANGULO DE INCIDENCIA

ANGULO DE INCIDENCIA: Ángulo formado entre la Cuerda y el Plano de Rotación

El ángulo de incidencia se modifica por medio del cambio del paso Colectivo y Cíclico

Un cambio en el ángulo de incidencia resultará en un cambio en el Ángulo de Ataque

ANGULO DE ATAQUEÁngulo agudo entre la Cuerda y el viento

relativo resultanteEs un ángulo aerodinámico el ángulo de

ataque puede cambiar sin cambiar ángulo de incidencia

EFECTO DEL VIENTO

Al aumentar el ángulo de ataque, hay una aceleración del aire sobre la comba superior del perfil esto crea un cambio de presión encima y debajo del perfil

Esto resulta en la creación de fuerzas aerodinámicas más grandes

La fuerza se encuentra hacia atrás debido al aumento de resistencia.

Si el ángulo de ataque llega a un ángulo crítico, (15° a 20°), el flujo de aire se interrumpe sobre la comba superior, lo que resultará en una pérdida de sustentación

ANGULOS DE PERFILESEFECTOS DEL VIENTO

Un aumento del ángulo de ataque aumenta la sustentación.

Angulos de ataque superiores a 15° el perfil entra en perdida

Sustentación

ANGULO DE ATAQUE CRITICO

ANGULO DE ATAQUE DE 14° A 24°