Aeronautica

Aerodinámica
Tema 5
26 de octubre de 2006
Sergio Esteban sesteban@us.es

27/10/2006

Calculo de Aviones

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Outline
Introducción – ¿Dónde estamos? Polar del Avión. Fuerzas y Coeficientes Aerodinámicos. Cálculo de los coeficientes de la polar. Reducción de la resistencia aerodinámica. Bibliografía.

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Introducción – ¿Dónde estamos?
Se hanpresentado metodologías para:
Definir del dimensionado inicial:
Rubber engine sizing. Fixed Engine sizing.

Dicho “boceto” (creible) se ha obtenido asumiendo estimaciones burdas de las características aerodinámicas, de pesos, y características propulsivas. Una vez que el boceto/diseño inicial se ha establecido se pueden estudiar las características del avión para ver si cumplen lasespecificaciones de la misión: para ello necesitamos unas pautas

Selección del T/W y la carga alar en diferentes segmentos de vuelo generando un “boceto” conceptual del avión. Dimensionado de derivas mediante estimación muy burda: Tail volume coefficient.

Necesitamos herramientas más precisas para determinar valores que hasta ahora nos hemos basado en estimaciones burdas para refinar el diseño: Estudio dela Polar del avión: características aerodinámicas.

Estudios comparativos para determinar la mejor combinación de T/W y W/S y alargamiento, para cumplir los requisitos de actuaciones de los diferentes segmentos con mínimo peso y coste. Estudio de la estabilidad para mejorar los diseños iniciales de las derivas (horizontal y vertical).

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Polar del avión- 1
La polar del avión (relación L/D) es muy importante para estimar correctamente las actuaciones y comprobar que se cumplen las especificaciones iniciales del RFP. La polar depende de la variación:

Mach Número de Reynolds Configuración del avión: no hay una sola polar sino varias según el segmento en el que se encuentre el avión. La construcción de la polar se construye contabilizando lasdistintas partes por separado y sumándolas luego con factores de corrección.

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Polar del avión - 2
Cada segmento de vuelo define unas características de polar diferentes en función de la relación L/D a las que se vuela. En crucero se suele aproximar con una polar parabólica de coeficientes constantes:
Alas sin curvatura
Mínima resistencia α=0

=
Alascon curvatura
Mínima resistencia α>0

En la mayoría de los textos se asume que la sustentación procede únicamente del ala, lo que se conoce como polar no equilibrada, ya que tanto las derivas como el fuselaje influyen en la sustentación

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Cálculo de los coeficientes de la polar
La mayoría de los métodos se refieren a geometrías mas o menos clásicas:Metodología rápida estimación del CDo y de la eficiencia aerodinámica e (Oswald efficiency). Para la estimación del parámetro de la eficiencia aerodinámica es necesario el considerar las contribuciones de la estela de torbellinos y de los perfiles a variación de la pendiente de la curva de empuje (lift curve slope) como veremos más adelante. También hay que considerar los efectos decompresibilidad, principalmente en el ala:
Variación de la resistencia de un perfil y del ala en función de M y CL. Alas con flecha inferiores a 40 ̊ Alargamientos mayores a 4.

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Coeficiente de Sustentación - CL
La sustentación, y por consiguiente el coeficiente de sustentación es función de CLα y el ángulo de ataque (α).
La pendiente de la curva de empuje se vemodificado con el alargamiento, siendo el valor teórico para toda ala con alargamiento ∞ = 2π Dicha pendiente tiene que ser corregida para el alargamiento de cada ala por lo que deja de ser el teórico 2π. Métodos analíticos para determinar CLα en función de:
Alargamiento. Área expuesta del ala. Mach Factor de sustentación del fuselaje. Flecha. Eficiencia aerodinámica del perfil.

Método...