Practica Aerodinamica

AERODINÁMICA
Resumen

Se han estudiado las propiedades aerodinámicas que experimenta el perfil de un ala de avión que tiene movimiento relativo con el aire

Introducción

Cuando un cuerpo se encuentra en el seno de un fluido, el cuerpo experimenta una presión en su superficie debida al peso de dicho fluido. Cuando se mueve con respecto a él, las líneas de corriente se dividen entre laparte superior y la inferior del cuerpo. En nuestro caso, consideraremos un ala de avión y el aire. Debido a la forma del ala, para un determinado ángulo entre el aire y el ala, denominado ángulo de ataque, se consigue que por la parte superior del ala, el aire vaya a mayor velocidad que en la parte inferior, y por la ecuación de Bernoulli, la presión es menor en la parte superior que inferior. Estogenera que aparezca una fuerza en sentido ascendente y que eleva el ala. Para un cierto ángulo, llamado ángulo de estancamiento, la fuerza de elevación es máxima, pero para ángulos mayores decrece bruscamente y el régimen se vuelve turbulento, provocando inestabilidad.
El objetivo de la práctica es estudiar las fuerzas que actúan sobre un cuerpo que se mueve respecto al aire, en nuestro caso, elperfil de un ala de avión.
Primero determinaremos la velocidad que tiene el aire expulsado del generador, y para ello emplearemos el tubo de pitot,
Midiendo el incremento de presión en el tubo de pitot, modificará la altura de una columna de agua que forma 20º con la mesa.
Sabiendo que el [pic] , despejando la velocidad y expresando ese incremento en función de la densidad del agua, la alturaque alcanza y la gravedad, se obtiene que
[pic] (1)
siendo [pic]Kg m[pic], [pic] Kg m[pic], [pic]m s[pic] y [pic] es lo que se desplaza el agua por la columna.
Cuando un cuerpo se mueve respecto del aire, aparecen dos fuerzas, una fuerza de elevación que es perpendicular a la velocidad del aire y permite la suspensión en el aire, y otra de arrastre que es paralela a la dirección del viento y permite el movimiento.
Estas fuerzas vienen determinadas por[pic] (2)
siendo [pic] la fuerza de elevación, [pic]el coeficiente de elevación y [pic] el área del ala.
[pic] (3)
siendo [pic] la fuerza de elevación, [pic]el coeficiente deelevación.




Dispositivo experimental

Se dispone de un generador de aire, dos alas de avión, una con agujeros en la parte superior e inferior, un manómetro de tubo inclinado y un tubo de Pitot para poder medir la presión. Una balanza, un peine de hilo y una hélice. El ala tiene una masa de 45g y una superficie de 1.6[pic]m[pic].

Método experimental

Lo primero de todo lo que se va a hacer,es determinar dos velocidades producidas por el generador de aire. Para ello utilizaremos un tubo de pitot que uniremos a una columna inclinada 20º con agua. Midiendo el desplazamiento del agua en la columna, obtenemos el incremento de presión en el tubo y con ello la velocidad por ec.(1)
Acto seguido, determinaremos la fuerza de elevación y su coeficiente correspondiente para varios ángulos deataque.
Para determinar la fuerza, colocaremos el ala sin agujeros en una plataforma y lo colocamos en una balanza y le damos a la tara. De esta manera, marcara 0 cuando no haya movimiento relativo, con signo negativo cuando la fuerza de elevación sea mayor que el peso, y por tanto, se elevaría; y con signo positivo si la fuerza de elevación no compensa al peso.
Para hallar el ángulo de...