Para Microsoft Flight Simulator, esta es una guía sobre la aerodinámica básica en el juego que podría ayudarlo a controlar su avión, echemos un vistazo.
Acerca de esta guía
No apto para uso en entrenamiento de vuelo en el mundo real. Solo para uso del simulador.
He escrito esta guía para presentar a los recién llegados a la comunidad de la aviación y los simuladores de vuelo los principios básicos de la aerodinámica de las aeronaves. Esta guía solo aborda los conceptos más básicos y fundamentales de la aerodinámica de vuelo., escrito de la mejor manera que pude para que sea fácil de entender. Como tal, no se incluyen conceptos más avanzados como las características de diseño de aeronaves, diferentes tipos de resistencia, diseño de alas, fuerzas en vuelo no recto y nivelado, factores de carga, peso y equilibrio, radios de giro y más.
Se recomienda que antes de leer esta guía tenga un conocimiento práctico de las diferentes superficies de control y las diferentes partes de los aviones. Pasar unas horas en el simulador, además de haber completado las primeras misiones de lecciones de vuelo, será de gran ayuda para comprender estos conceptos.
Gran parte del material de esta guía se ha extraído del Pilot’s Handbook of Aeronautical Knowledge, una publicación gratuita de la FAA. No garantizo la precisión o el mantenimiento de ninguno de los contenidos de esta guía.
Espero que al escribir esta guía y las que pueda escribir en el futuro, pueda inspirar a una nueva generación o a cualquier persona que quiera convertirse en piloto, a seguir la aviación como carrera.
Si te gustó esta guía o la encontraste útil, ¡califícala! Yo realmente lo apreciaría.
No apto para uso en entrenamiento de vuelo en el mundo real. Solo para uso del simulador.
Las cuatro fuerzas del vuelo
Hay cuatro fuerzas fundamentales que actúan sobre un avión. Levantar, pesar, empujar y arrastrar.
Empuje es la fuerza que impulsa un avión hacia adelante y es producida por la planta de energía (motor) y la hélice. Se opone al arrastre.
Arrastrar es la fuerza que retarda la aeronave y se opone al empuje. Esto es causado por la interrupción del flujo de aire alrededor de la aeronave.
Ascensor es la fuerza que hace que la aeronave gane altitud. Es causado por el efecto del aire que actúa sobre un perfil aerodinámico (alas y palas de la hélice), empujando efectivamente un avión «hacia arriba». Se opone al peso.
Peso es la carga de la propia aeronave, su tripulación, combustible y equipaje. Se opone a la sustentación y tira efectivamente de un avión hacia el centro de la Tierra.
PHAK 5-1
Más sobre Fuerzas
Cuando todas las fuerzas están en equilibrio.se dice que la aeronave está en vuelo recto y nivelado, sin aceleración.
Sobre el vertical eje:
Cuando el empuje es mayor que la resistencia: la aeronave acelerará.
Cuando la resistencia es mayor que el empuje: la aeronave desacelerará.
Sobre el longitudinal eje:
Cuando la sustentación es mayor que el peso: La aeronave ascenderá.
Cuando el peso es mayor que la sustentación: La aeronave descenderá.
Es importante tener en cuenta que hay mucha más discusión sobre las fuerzas, ya que estas cambian dependiendo de cuándo estás subiendo, bajando o girando. Sin embargo, en aras de la simplicidad, esta información no se incluye en esta guía. Se puede encontrar más información en el Manual de conocimientos aeronáuticos del piloto, capítulo 5.
¿Qué es un perfil aerodinámico?
Los perfiles aerodinámicos a los que se hace referencia más comúnmente son el ala y la pala de la hélice. Un perfil aerodinámico es una estructura que está diseñada para producir una fuerza en una de sus superficies a partir del aire a través del cual se mueve. Básicamente, un perfil aerodinámico es cualquier estructura en un avión que produce sustentación. Tales superficies son las ala y palas de hélice.
Es importante saber que existen muchas teorías contemporáneas que intentan explicar la producción de sustentación, y no existe un consenso exacto sobre una explicación sólida. Cuando una combinación de teorías puede intentar explicar la sustentación, puede fallar en un postulado, y donde otras pueden tener éxito en ese postulado, puede fallar en otro.
Alas
Las alas producirán sustentación vertical. A medida que el aire se mueve a través de la parte superior e inferior del ala, una vez que la aeronave viaja lo suficientemente rápido, aumentar el ángulo de ataque de la aeronave (y, posteriormente, el AOA del ala) elevando el morro introducirá varios principios importantes en la teoría de la producción de ascensor.
Palas de hélice
Las hélices tienen la misma forma que las alas, excepto que también están ligeramente torcidas. Las palas producirán sustentación a partir del empuje, por lo tanto, moverán la aeronave hacia adelante.
Empuje contra potencia
Aunque ambos términos se usan indistintamente, no son lo mismo.
Los motores de pistón producen energía, que luego se convierte en empuje cuando las palas de la hélice cortan el aire. Agregar potencia producirá empuje.
Ángulo de ataque y coeficiente de sustentación
La línea de cuerda del perfil aerodinámico, brevemente, es la línea que divide un perfil aerodinámico que se extiende desde el borde de ataque (donde el viento relativo que se aproxima se separa en una corriente de aire superior e inferior) hasta el borde de fuga (donde las corrientes de aire previamente separadas se encuentran nuevamente) .
El ángulo entre la línea de cuerda del perfil aerodinámico y el viento relativo que se aproxima se conoce como ángulo de ataque.
Un AOA positivo resulta en un ascenso.
Un AOA negativo da como resultado un descenso (tenga en cuenta que algunas alas están combadas de tal manera que se genera algo de sustentación en AOA negativos muy pequeños).
Coeficiente de elevación
Para aumentar el ángulo de ataque (AOA), puede agregar potencia o levantar el morro. Aumentar el AOA resultará en un aumento en un número conocido como el coeficiente de elevación. Cuanto mayor sea el AOA, mayor será la ganancia de altitud. Sin embargo, un AOA mayor viene a expensas de la velocidad (y por lo tanto de la potencia).
El coeficiente de sustentación es importante ya que determina la cantidad de sustentación que se genera. Este también es un número importante para determinar el AOA crítico.
Principio de Bernoulli y Tercera Ley de Newton
Tercera Ley de Newton
Para cada fuerza, hay una reacción igual y opuesta. Esto significa que a medida que la aeronave se eleva y el AOA del ala aumenta, la parte inferior del perfil aerodinámico desviará el aire hacia abajo. En consecuencia, esto produce una fuerza en la dirección opuesta (hacia arriba), lo que resulta en un ascenso.
Michael Paetzold – Sección transversal de un perfil aerodinámico de ala que representa la tercera ley de Newton
El principio de Bernoulli
Un desequilibrio de presión debe estar presente para cualquier superficie aerodinámica que genere sustentación.
El principio de Bernoulli establece que para cualquier aumento en la velocidad de un fluido (recuerde que el aire es un fluido), habrá una disminución de la presión. Lo contrario es cierto. Para una velocidad más baja, habrá una presión más alta.
La forma del ala, que es ligeramente más curva en la parte superior que en la inferior (camber del ala), requerirá que el aire en la parte superior del ala viaje más para alcanzar el borde de salida del ala. Debido a que debe viajar más lejos, debe viajar más rápido. Por lo tanto, de acuerdo con el Principio de Bernoulli, la presión del aire en la parte superior del ala disminuye. En consecuencia, como el aire en la parte inferior tendrá menos distancia para viajar, tiene más tiempo para viajar menos distancia en comparación con la parte superior, lo que resulta en una mayor presión del aire en la parte inferior del ala.
La dinámica de fluidos básica establece que cualquier objeto sumergido en un fluido se moverá hacia el área de menor presión del gradiente de presión y se alejará del área de mayor presión. Dado que el aire en la parte inferior del ala tiene mayor presión y el aire en la parte superior del ala tiene menos presión, la aeronave se moverá hacia arriba y, como tal, se producirá sustentación.
También es importante tener en cuenta que la naturaleza curva del ala provocará un giro del flujo, donde la sustentación se produce al girar un fluido en movimiento.
Universidad de Alaska Fairbanks
Tendencias de giro a la izquierda
Al despegar, notará que la aeronave quiere moverse hacia la izquierda, sin hacer ninguna entrada excepto para agregar potencia. Debido a la forma en que gira la hélice, hay varios factores trabajando juntos que, a menos que se corrijan con el uso adecuado del timón y el alieron, harán que la aeronave gire hacia la izquierda.
Efecto de torsión
Por ahora, deberíamos estar familiarizados con la Tercera Ley de Newton. A medida que la hélice gira en el sentido de las agujas del reloj, se aplica una fuerza hacia abajo en el engranaje izquierdo debido a la Tercera Ley de Newton, lo que hace que el engranaje izquierdo tenga más fricción que el derecho. Como resultado, la aeronave querrá girar a la izquierda. En el aire, esto provocará un movimiento de balanceo hacia la izquierda.
PHAK 5-47
Factor P (carga de hélice asimétrica)
Tal efecto ocurre porque la hoja que se mueve hacia abajo (la del lado derecho) cortará una sección de aire más grande que la hoja que se mueve hacia arriba (la del lado izquierdo). Esto sucede debido a la inclinación de las cuchillas. Es importante tener en cuenta que las palas no descansan únicamente en el plano vertical, sino que están ligeramente inclinadas en un ángulo de 90 grados.
El factor P tiene su efecto máximo cuando la aeronave se encuentra en un ángulo de ataque alto, como durante el despegue y el vuelo lento.
PHAK 5-51
Precesión giroscópica
En esencia, una hélice es básicamente un disco giratorio. Esto le da las propiedades de un giroscopio. Una de estas propiedades es la precesión giroscópica. Esto significa que cada vez que se aplica una fuerza a un giroscopio, en este caso nuestra hélice, esa fuerza se sentirá 90 grados por delante en la dirección de rotación del disco. Entonces, 90 grados a la derecha.
PHAK 5-49
Estela en espiral
Esta es la última tendencia de giro a la izquierda. A medida que gira la hélice, se crea una corriente de aire que envuelve la aeronave. Esta corriente golpeará el lado izquierdo de la cola, provocando un movimiento de guiñada hacia la izquierda.
PHAK 5-48
Stalls y Critical AOA
Una pérdida ocurre cuando el aire comienza a fluir con menos suavidad sobre la superficie superior del perfil aerodinámico y el flujo de aire comienza a separarse del ala. Cuando esto sucede, el perfil aerodinámico ya no puede producir suficiente sustentación y se dice que está estancado.
Se puede sentir una entrada en pérdida inminente al sacudir la aeronave cuando el flujo de aire se separa primero de la parte trasera del ala. También notará que una de las alas puede detenerse primero antes que la otra. Es importante tener en cuenta que la mayoría de las aeronaves están diseñadas para entrar en pérdida desde el interior del ala hacia afuera, para proporcionar a los alienígenas la mayor autoridad para el procedimiento de recuperación.
CL-MAX
El ángulo crítico de ataque es el AOA en el que la aeronave entrará en pérdida y siempre es el mismo para un determinado tipo de aeronave. Por lo general, este número es de unos 15 grados AOA. Este es también el máximo del coeficiente de sustentación, donde después de esto, el coeficiente de sustentación comienza a reducirse.
La mayoría, si no todas las aeronaves, están equipadas con bocinas de advertencia de pérdida para avisar al piloto si están en pérdida o están a punto de entrar en una.
NASA
Recuperarse de un estancamiento
Cuando se produzca una pérdida, reduzca inmediatamente el AOA, nivele las alas y añada potencia máxima. Tan pronto como la velocidad de vuelo regrese, nivele la nariz y administre la potencia y el cabeceo apropiadamente.
Eso es todo lo que compartimos hoy en la Guía de aerodinámica básica de Microsoft Flight Simulator. Si desea agregar algo, no dude en dejar un comentario a continuación y nos vemos pronto.
Crédito a jrodrr
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