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Vuelo

Storyboard

Para volar a una altura constante el objeto(avión/ave) debe ajustar el angulo de ataque del ala a la propulsión de modo de contrarrestar el peso y mantener la velocidad deseada.

>Modelo

ID:(1463, 0)

Mecanismos

Descripción

<druyd>mechanisms</druyd>

ID:(15169, 0)

Ala en el flujo

Descripción

Si asumimos que el flujo alrededor de un ala es laminar, podemos observar múltiples capas que rodean el ala. Aquellas en la parte superior son un poco más largas debido a la curvatura hacia arriba, mientras que las capas inferiores tienden a ser más cortas y, por lo tanto, más cercanas al ala. <druyd>image</druyd> Si suponemos que el flujo es tal que estas capas convergen de manera que puntos cercanos separados por el ala vuelven a estar en la misma posición relativa una vez que termina la bifurcación, entonces la velocidad de las capas superiores será necesariamente mayor que la de las capas inferiores. Es importante tener en cuenta que esta es solo una suposición y no existe una necesidad real de que converjan; de hecho, podrían terminar desfasadas sin ningún problema.

ID:(7016, 0)

Fuerza sobre el ala

Descripción

Dado que la velocidad en las capas superiores del ala es mayor que en las inferiores, esto implica que la presión en la parte superior del ala es menor que en la parte inferior. <druyd>image</druyd> Este fenómeno significa que, en efecto, existe una fuerza mayor desde abajo del ala que actúa sobre el ala, lo que da lugar a una fuerza de sustentación.

ID:(7018, 0)

Vuelo, equilibrio de fuerzas

Descripción

Las fuerzas que influyen en la aeronave o el ave se dividen en dos categorías fundamentales: Fuerzas que afectan el control del movimiento del centro de masa: • <var>6120</var>, que contrarresta a <var>10204</var>. • <var>10078</var>, que se opone a <var>6124</var>. Fuerzas para lograr la rotación de la aeronave o el ave alrededor del centro de masa, que se alcanzan mediante los alerones en las alas y el timón: • Los alerones permiten generar un momento de giro al modificar de forma asimétrica la sustentación en cada ala. • El timón controla la dirección de la aeronave o el ave al desviar el flujo de aire. <druyd>image</druyd> Los parámetros clave para controlar el movimiento del centro de masa son: • <var>6117</var> y <var>6123</var>. • <var>6119</var> y <var>6122</var>, siendo esta última dependiente de <var>6121</var>.

ID:(11080, 0)

Modelo

Descripción

<druyd>model</druyd>

ID:(15170, 0)

Vuelo

Descripción

Para volar a una altura constante el objeto(avión/ave) debe ajustar el angulo de ataque del ala a la propulsión de modo de contrarrestar el peso y mantener la velocidad deseada.

Variables

Símbolo

Texto

Variable

Valor

Unidades

Calcule

Valor MKS

Unidades MKS

$\alpha_s$

alpha_s

Ángulo necesario para la sustentación

rad

$C_W$

C_W

Coeficiente de resistencia

$c$

Constante de proporcionalidad del coeficiente de sustentación

1/rad

$\rho$

rho

Densidad

kg/m^3

$F_W$

F_W

Fuerza de resistencia

$F_L$

F_L

Fuerza de sustentación

$F_g$

F_g

Fuerza gravitacional

$F_R$

F_R

Fuerza total de resistencia

$m$

Masa del cuerpo

$C_L$

C_L

Modelo simple para el Coeficiente de Sustentación

$S_p$

S_p

Perfil total del objeto

m^2

$P$

Potencia en vuelo

$S_w$

S_w

Superficie que genera sustentación

m^2

$v$

Velocidad respecto del medio

m/s

Cálculos

Ecuación

Número

Primero, seleccione la ecuación:

, luego, seleccione la variable:

Símbolo

Ecuación

Resuelto

Traducido

Cálculos

Símbolo

Ecuación

Resuelto

Traducido

Variable

Dado

Calcule

Objetivo :

Ecuación

A utilizar

Ecuaciones

$ F_g = m_g g $

F_g = m_g * g

(ID 3241)

$ F_L =\displaystyle\frac{1}{2} \rho S_w C_L v ^2$

F_L = rho * S_w * C_L * v ^2/2

<var>6120</var>, junto con <var>6337</var>, <var>5342</var>, <var>10201</var>, <var>10202</var>, <var>10199</var>, <var>10200</var> y <var>6110</var>, se encuentra en <druyd>equation=15156</druyd> Si consideramos <var>6117</var>, definido por <var>6337</var>, <var>10199</var> y <var>10200</var>, <druyd>equation=15154</druyd> y para <var>6119</var>, definido como <druyd>equation=15155</druyd> obtenemos <druyd>equation</druyd>

(ID 4417)

$ F_W =\displaystyle\frac{1}{2} \rho S_p C_W v ^2$

F_W = rho * S_p * C_W * v ^2/2

De forma similar a c mo se deriv la ecuaci n para <var>6120</var> utilizando <var>5342</var>, <var>6119</var>, <var>6117</var> y <var>6110</var> <druyd>equation=4417</druyd> en esta analog a, lo que corresponde a <var>6117</var> ser equivalente a <var>6123</var> y <var>6119</var> a <var>6122</var>, con lo que se calcula <var>6124</var>: <druyd>equation</druyd> El coeficiente de resistencia se mide y, en flujos turbulentos sobre cuerpos aerodin micos, generalmente se registran valores alrededor de 0.4.

(ID 4418)

$ F_R = \displaystyle\frac{1}{2} \rho S_p C_w v ^2 + \displaystyle\frac{2 m ^2 g ^2}{ c ^2 S_w \rho }\displaystyle\frac{1}{ v ^2}$

F_R = rho * S_p * C_w * v ^2/2+2* m ^2* g ^2/( c ^2* S_w * rho * v ^2)

Utilizando las relaciones de <var>8480</var> con <var>6120</var>, <var>6124</var> y <var>6121</var>: <druyd>equation=9579</druyd> podemos calcular la fuerza de resistencia utilizando <var>5342</var>, <var>6122</var>, <var>6123</var> y <var>6110</var>: <druyd>equation=4418</druyd> y la fuerza de sustentaci n con <var>6117</var> y <var>6119</var>: <druyd>equation=4417</druyd> utilizando la relaci n para <var>6119</var> con <var>6165</var>: <druyd>equation=4441</druyd> usando la relaci n para el seno del ngulo de ataque $\alpha$ peque o: <druyd>equation=9580</druyd> y el coseno: <druyd>equation=14473</druyd> con la condici n de equilibrar el peso del ave o avi n para <var>6150</var> y <var>5310</var>: <druyd>equation=4443</druyd> obtenemos: <druyd>equation</druyd>

(ID 4546)

$ P = F_R v $

P = F_R * v

<var>6331</vaR> se define en funci n de la variaci n de <var>6125</var> en <var>10209</var> seg n la ecuaci n: <druyd>equation=4439</druyd> Dado que la variaci n de <var>6125</var> es igual a <var>8480</var> multiplicada por la variaci n <var>6109</var>, tenemos: <druyd>equation=335</druyd> De esta manera, obtenemos: <meq>P=\displaystyle\frac{dE}{dt}= F_R \displaystyle\frac{ds}{dt}</meq> Sin embargo, dado que la distancia recorrida en un intervalo de tiempo es <var>6110</var>: <druyd>equation=3152</druyd> Finalmente, podemos escribir la expresi n de la potencia como: <druyd>equation</druyd>

(ID 4547)

$ P =\displaystyle\frac{1}{2} \rho S_p C_W v ^3 + \displaystyle\frac{2 m ^2 g ^2}{ c ^2 S_w \rho }\displaystyle\frac{1}{ v }$

P = rho * S_p * C_W * v ^3/2+2* m ^2* g ^2/( c ^2* S_w * rho * v )

<var>8480</var> est relacionado con <var>5342</var>, <var>6117</var>, <var>6123</var>, <var>6122</var>, <var>6165</var>, <var>6150</var> y <var>5310</var> seg n la ecuaci n <druyd>equation=4546</druyd>, entonces, utilizando la ecuaci n para <var>6331</var> <druyd>equation=4547</druyd>, obtenemos: <druyd>equation</druyd>.

(ID 4548)

$ F_R = F_W \cos \alpha + F_L \sin \alpha $

F_R = F_W *cos( alpha )+ F_L *sin( alpha )

La componente horizontal de <var>6120</var> corresponde a <var>6120</var> multiplicada por el seno del <var>6121,0</var>: <meq>F_L \sin\alpha </meq> y la componente horizontal de <var>6124</var> corresponde a <var>6124</var> multiplicada por el coseno del ngulo de <var>6121,0</var>: <meq>F_W \cos\alpha </meq> Por lo tanto, <var>8480</var> se calcula como: <druyd>equation</druyd>

(ID 9579)

Ejemplos

Mecanismos

<druyd>mechanisms</druyd>

(ID 15169)

Ala en el flujo

Si asumimos que el flujo alrededor de un ala es laminar, podemos observar m ltiples capas que rodean el ala. Aquellas en la parte superior son un poco m s largas debido a la curvatura hacia arriba, mientras que las capas inferiores tienden a ser m s cortas y, por lo tanto, m s cercanas al ala. <druyd>image</druyd> Si suponemos que el flujo es tal que estas capas convergen de manera que puntos cercanos separados por el ala vuelven a estar en la misma posici n relativa una vez que termina la bifurcaci n, entonces la velocidad de las capas superiores ser necesariamente mayor que la de las capas inferiores. Es importante tener en cuenta que esta es solo una suposici n y no existe una necesidad real de que converjan; de hecho, podr an terminar desfasadas sin ning n problema.

(ID 7016)

Fuerza sobre el ala

Dado que la velocidad en las capas superiores del ala es mayor que en las inferiores, esto implica que la presi n en la parte superior del ala es menor que en la parte inferior. <druyd>image</druyd> Este fen meno significa que, en efecto, existe una fuerza mayor desde abajo del ala que act a sobre el ala, lo que da lugar a una fuerza de sustentaci n.

(ID 7018)

Vuelo, equilibrio de fuerzas

Las fuerzas que influyen en la aeronave o el ave se dividen en dos categor as fundamentales: Fuerzas que afectan el control del movimiento del centro de masa: • <var>6120</var>, que contrarresta a <var>10204</var>. • <var>10078</var>, que se opone a <var>6124</var>. Fuerzas para lograr la rotaci n de la aeronave o el ave alrededor del centro de masa, que se alcanzan mediante los alerones en las alas y el tim n: • Los alerones permiten generar un momento de giro al modificar de forma asim trica la sustentaci n en cada ala. • El tim n controla la direcci n de la aeronave o el ave al desviar el flujo de aire. <druyd>image</druyd> Los par metros clave para controlar el movimiento del centro de masa son: • <var>6117</var> y <var>6123</var>. • <var>6119</var> y <var>6122</var>, siendo esta ltima dependiente de <var>6121</var>.

(ID 11080)

Modelo

<druyd>model</druyd>

(ID 15170)

Fuerza gravitacional

<var>4977</var> se basa en <var>8762</var> del objeto y en una constante que refleja la intensidad de la gravedad en la superficie del planeta. Esta ltima es identificada por <var>5310</var>, que es igual a $9.8 m/s^2$. En consecuencia, se concluye que: <druyd>kyon</druyd>

(ID 3241)

Fuerza de sustentaci n

Para crear una presi n mayor debajo que encima del ala y generar sustentaci n, se emplea la Ley de Bernoulli, corrigiendo la falta de conservaci n de la densidad de energ a mediante <var>6119,1</var>. La presi n sobre el ala, <var>6120</var>, se puede estimar utilizando <var>5342</var>, <var>6117</var>, <var>6119</var> y <var>6110</var> mediante la siguiente f rmula: <druyd>kyon</druyd>

(ID 4417)

Fuerza total de resistencia

Para calcular <var>8480</var>, suponemos ngulos peque os y consideramos una situaci n en la que el ngulo permite mantener <var>6150</var>. Utilizando esta aproximaci n y las variables <var>6119</var>, <var>6122</var>, <var>6117</var>, <var>6123</var>, <var>5310</var>, <var>6165</var>, <var>5342</var> y <var>6110</var>, obtenemos la siguiente expresi n: <druyd>kyon</druyd>

(ID 4546)

C lculo de la fuerza de resistencia total

<var>8480</var> se compone de las componentes horizontales de <var>6124</var> y de <var>6120</var>, que se puede calcular a partir del <var>6121,0</var>: <druyd>kyon</druyd>

(ID 9579)

Fuerza de resistencia

<var>6124</var> se puede calcular utilizando <var>5342</var>, <var>6122</var>, <var>6123</var> y <var>6110</var> de acuerdo con la siguiente f rmula: <druyd>kyon</druyd>

(ID 4418)

Potencia de vuelo

<var>6331</var> es la energ a por unidad de tiempo que se necesita suministrar para mantener una <var>8480</var> dada. Por lo tanto, se puede calcular en funci n de dicha fuerza multiplic ndola por <var>6110</var>: <druyd>kyon</druyd>

(ID 4547)

Potencia general de vuelo

Para obtener <var>6331</var>, es necesario multiplicar <var>8480</var> por <var>6110</var>. Dado que <var>8480</var> es una funci n de <var>5342</var>, <var>6117</var>, <var>6123</var>, <var>6122</var>, <var>6165</var>, <var>6150</var> y <var>5310</var>, que es igual a <druyd>equation=4546</druyd>, el potencial es <druyd>kyon</druyd>.

(ID 4548)

ID:(1463, 0)