apuntes de aerodinamica

1.- ¿Cómo puede volar?

Examinando el esquema de una cometa en equilibrio, enganchada a un hilo, veremos que hay un equilibrio entre las fuerzas que sobre ella actúan como se puede comprobar con la ayuda de la figura nº 1 en donde se realiza una descomposición geométrica simple.
La cometa en este caso, es una superficie plana inclinada con respecto a la dirección del viento.

Una de lasfuerzas, es la que nosotros ejercemos tirando del hilo que llamaremos F y que actúa en la dirección del citado hilo. La otra que ha de equilibrarla será de igual intensidad y de dirección contraria según nos dice la física. La llamamos R.

Esta última se puede descomponer en dos: La P vertical llamada de sustentación y la horizontal ( de igual dirección que el viento) que llamaremos T.resistencia al avance.
Figura nº 1
La fuerza P es la " útil " la que soporta el peso del ingenio, y la T es la parásita que no se puede evitar pero que siempre se tratará de minimizar.

El ángulo de incidencia "i" que forma el plano de la cometa con la dirección del viento, tenderá a disminuir con viento fuerte al conseguir una sustentación suficiente. Lo contrario sucederá conviento flojo en donde aumentará para obtener más sustentación. Si el viento disminuye más, el aumento de incidencia no será suficiente y será necesario para mantener la sustentación correr contra el viento.

Con un ala de avión o planeador, las cosas no son muy diferentes aunque en estas últimas se cuida más la sustentación mediante unos perfiles diferentes al simple plano de la cometa.2.- Sustentación y resistencia.-

Aproximadamente, la presión sobre el plano inferior de la cometa supone 1/3 de la sustentación y la aspiración creada por el aire al pasar por encima, los 2/3 de la sustentación. Por eso en aerodinámica se trata de favorecer esta segunda fuerza muy especialmente.

Para simplificar, siempre que una capa de aire circula en " capas " como se ve en la fig. 2.1si el plano es paralelo al aire la presión y depresión se igualan y por ello también sus efectos. Al inclinar la cometa, aumenta la relación entre la fuerza de aspiración y la que ejerce la presión, pero también la fuerza resistente T.
Esta resistencia es poco importante cuando la placa es paralela a la dirección del viento, aumentando con el ángulo de incidencia y la sustentación. Estaresistencia es el tributo a pagar para obtener la sustentación.

La inclinación de la placa no puede aumentarse indefinidamente, pues se producirán pronto fenómenos de turbulencia sobre el plano que restarán sustentación y aumentarán la resistencia al avance.


Una placa colocada frente al viento, ( ángulo de 90º ) no produce sustentación alguna y sí una enorme resistencia. Este caso solotiene aplicación en los "aerofrenos" durante el momento de frenado en vuelo.

Se puede aumentar la sustentación curvando el perfil, como ya sabemos. Con la concavidad en la parte de abajo,la placa es ahora más portante con un ángulo de incidencia cero y hará falta darle una incidencia negativa para que la sustentación comience a ser nula. La resistencia será algo mayor que en el caso de la placaplana no obstante.

Lo dicho hasta aquí, nos conduce a establecer el concepto de " perfil del ala" que viene dado por una sección del ala paralela al eje del fuselaje.


3. - Los perfiles del ala.-

Hacia el 1800 George Cayley, británico, diseñó una cometa como la de la fig. 3.1 a la que le colocó unos planos como los de las flechas de arco y sin ningún hilo que tirara de ella,consiguiendo que el artefacto volara haciendo algunas cabriolas.

Cayley se percató de que con una cuidada colocación de los empenajes y una distribución de pesos para que el centro de gravedad ocupara una posición bien determinada, podía obtener un vuelo estable. El vuelo mejoraba al dar a las alas un diedro adecuado.

Ya se ha mencionado que curvando el plano se obtiene un ala más gruesa que...