Aeroelasticidad estática de alas rectas

ÍNDICE DE CONTENIDOS:
ÍNDICE DE FIGURAS …………………………………………………………………2
INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………….3
PROBLEMA ANALÍTICO…………………………………………………………...…4
PROBLEMA NUMÉRICO………………………………………...……………………8
RESULTADOS…………………………………………………………...……………10
BIBLIOGRAFÍA………………………………………………...………...…………...11

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ÍNDICE DE FIGURAS:
Figura 1. Ángulo de ataque rígido a lo largo de la envergadura delala………………..9
Figura 2. Torsión aerodinámica a lo largo de la envergadura……………...………….10

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INTRODUCCIÓN:
Aeroelasticidad estática de alas rectas. Ecuación diferencial de equilibrio. Problema
simétrico. ࡺ fijo y libre. Alguna propiedad debe ser variable con ࢟.
Es conocido que la forma en planta de ala es crítica en el diseño de una aeronave. La manera
en que está distribuida la cuerda da lugar ados tipos de configuraciones, ala rectangular con
una cuerda constante a lo largo de toda la envergadura y ala con flecha donde la cuerda va
variando a medida que se aleja del fuselaje.
Este es un factor crítico en el diseño ya que determina la distribución de cargas sobre toda la
envergadura del ala. Esta repartición afectará tanto a la resistencia inducida como a la manera
de entrar enpérdida.
Las alas de forma elíptica poseen la mínima resistencia inducida posible, aunque por otro lado
su construcción es más difícil y menos económica.
Inicialmente se usaba mucho este tipo de alas, pero poco a poco se encontró que la forma
rectangular o con una ligera flecha es también muy eficiente y mucho más fácil de construir.
La carga alar en un ala con flecha no es constante a lo largo dela envergadura y va
decreciendo hacia la punta del ala. Las tensiones de flexión sobre el ala se incrementan desde
la punta hacia el encastre. Por lo tanto, se requerirá menos estructura en las puntas que en la
parte interior del ala, que es precisamente lo que aporta la flecha. Además, da como resultado
un ahorro en peso estructural, lo que es también una gran ventaja y un factor muyimportante
en este sector.
Por otro lado, este tipo de configuración tiene algunas desventajas respecto el ala rectangular.
El ángulo de ataque efectivo de cada sección del ala es diferente a lo largo de la envergadura,
lo que provoca una entrada en pérdida progresiva, no homogénea. Este ángulo de ataque es
mayor en la punta y su entrada en pérdida se inicia por allí perdiendo así la sustentación enlas
superficies de control. En el caso del ala rectangular el máximo ángulo de ataque efectivo se
encuentra en el encastre, por lo que da margen de maniobra para salir de la pérdida. Esto
puede ser un aspecto crítico cuando se está estabilizando la aeronave para disponerse a
aterrizar y el control de alabeo ha entrado en pérdida y no responde.
Para solucionar este factor se pueden añadirranuras o sistemas de control de capa límite, pero
lo más usual en este aspecto es la aplicación de una torsión en el ala que compense esta
distribución de ángulos de ataque efectivos. Ésta torsión, podría ser geométrica o
aerodinámica. Una torsión geométrica implica una torsión física de los ángulos de ataque en
función de la posición del perfil. La torsión aerodinámica se puede conseguirutilizando perfiles
diferentes a lo largo de la envergadura.
Como en clase se han estudiado alas rectangulares, en este trabajo se estudiará el efecto de la
torsión aerodinámica para este tipo de forma en planta. Se analizará cómo influye el cambio
de perfiles a lo largo de la envergadura en la velocidad de divergencia y el factor de carga. Para
ello se supondrá una distribución ángulo de ataquerígido a lo largo de la envergadura del ala
para simular una posible torsión geométrica.
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PROBLEMA ANALÍTICO:
Se estudia utilizando la formulación diferencial vista en clase, partiendo de la ecuación de
equilibrio:
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Siendo ‫ݐ‬ሺ‫ݕ‬ሻ el momento torsor aplicado por las fuerzas aerodinámicas y el peso sobre el ala.
De modo que se define de...