Aerodinámica

Aire, Sustentación, Flujo y Stall

Vamos a desenredar un poco que es lo que pasa en el ala y, definir algunos conceptos importantes. Con relación al aire y su comportamiento:

  • Flujo Laminar: Es aquel flujo que su velocidad vectorial (direccion, sentido, intensidad) es constante. En palabras simples, el fluido se mueve de forma armonica y uniforme
  • Flujo Turbulento: Es aquel flujo que su velocidad vectorial es variable. O sea, el fluido se mueve de forma desordenada, aleatoria
  • Capa límite: Es aquella zona del fluido donde sufre un retardo local (intensidad de velocidad disminuye) debido a la viscosidad del aire.

 

Entonces, entendiendo que el aire se puede comportar de diferentes maneras, lo que busca el perfil alar del avión es maximizar el flujo laminar por sobre y bajo el ala para así poder generar sustentación. Dicho de otra manera, a mayor flujo laminar, mayor eficiencia (Y sustentación) sobre el ala. Para lograr esto, los siguientes factores que influyen:

  • Densidad del aire (Depende de las condiciones atmosféricas del vuelo)
  • Velocidad del avión con respecto a la masa de aire (TAS)
  • Superficie del ala
  • Ángulo de ataque: es el ángulo que se genera entre la cuerda del ala y el viento relativo. En alguna literatura figura como AoA (Angle of attack)

Con todo esto, el ala genera sustentación. La formula matemática que representa esto es:

Ahora que sabemos como se genera la sustentación, y el tipo de flujos que existen, veamos que ocurre cuando mezclamos ambos conceptos: En general, el avión opera dentro de sus limites operaciones el ala genera flujos laminares, produciendo sustentación normalmente. Sin embargo, hay 2 condiciones que propician que el flujo alar se torne turbulento: Baja velocidad o angulo de ataque excesivo.

En ambos casos el ala no es capaz de mantener el flujo pegado a su superficie, generando zonas de flujo turbulento y que, en caso de agravarse esta condición el ala deja de generar sustentación. Esta condición se llama stall o pérdida. Hay que tener particular cuidado en fases de vuelo donde se da la condición de baja velocidad y angulo de ataque excesivo: En el tramo de ascenso posterior al despegue y en la fase de aproximación y aterrizaje.

Por último, si el ala es exigida a ángulos de ataques muy altos, también deja de funcionar como perfil alar y comienza a funcionar como una “barrera” contra el aire. Este ángulo al cual deja de funcionar como ala se determina como “ángulo crítico” y esta asociado al factor “Coeficiente de sustentación” de la formula de Sustentación. Su gráfica se ve de la siguiente manera:

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