Usuario:
Ala en el flujo
Concepto 
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.
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
Concepto
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.
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
Concepto
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:
• la fuerza de sustentación ($F_L$), que contrarresta a la fuerza gravitacional ($F_g$).
• la fuerza de propulsión ($F_p$), que se opone a la fuerza de resistencia ($F_W$).
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.
Boeing Images - 777-300ER Illustration in Boeing Livery
Los parámetros clave para controlar el movimiento del centro de masa son:
• la superficie que genera sustentación ($S_w$) y el perfil total del objeto ($S_p$).
• el coeficiente de sustentación ($C_L$) y el coeficiente de resistencia ($C_W$), siendo esta última dependiente de el angulo de ataque del ala ($\alpha$).
ID:(11080, 0)
Vuelo
Modelo
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
Cálculos
a 
,
luego, seleccione la variable: 
a 
Cálculos
Variable
Dado
Calcule
Objetivo :
Ecuación
A utilizar
Ecuaciones
(ID 3241)
La fuerza de sustentación ($F_L$), junto con la envergadura de las alas ($L$), la densidad ($\rho$), el factor de velocidad superior del ala ($c_t$), el factor de velocidad inferior del ala ($c_b$), la largo superior del ala ($l_t$), la largo inferior del ala ($l_b$) y la velocidad respecto del medio ($v$), se encuentra en
| $ F_L = \rho L ( c_b l_b - c_t l_t ) v ^2$ |
Si consideramos la superficie que genera sustentación ($S_w$), definido por la envergadura de las alas ($L$), la largo superior del ala ($l_t$) y la largo inferior del ala ($l_b$),
| $ S_w = \displaystyle\frac{1}{2} L ( l_t + l_b )$ |
y para el coeficiente de sustentación ($C_L$), definido como
| $ C_L = 4\displaystyle\frac{ c_t l_t - c_b l_b }{ l_t + l_b }$ |
obtenemos
| $ F_L =\displaystyle\frac{1}{2} \rho S_w C_L v ^2$ |
(ID 4417)
De forma similar a c mo se deriv la ecuaci n para la fuerza de sustentación ($F_L$) utilizando la densidad ($\rho$), el coeficiente de sustentación ($C_L$), la superficie que genera sustentación ($S_w$) y la velocidad respecto del medio ($v$)
| $ F_L =\displaystyle\frac{1}{2} \rho S_w C_L v ^2$ |
en esta analog a, lo que corresponde a la superficie que genera sustentación ($S_w$) ser equivalente a el perfil total del objeto ($S_p$) y el coeficiente de sustentación ($C_L$) a el coeficiente de resistencia ($C_W$), con lo que se calcula la fuerza de resistencia ($F_W$):
| $ F_W =\displaystyle\frac{1}{2} \rho S_p C_W v ^2$ |
El coeficiente de resistencia se mide y, en flujos turbulentos sobre cuerpos aerodin micos, generalmente se registran valores alrededor de 0.4.
(ID 4418)
Utilizando las relaciones de la fuerza total de resistencia ($F_R$) con la fuerza de sustentación ($F_L$), la fuerza de resistencia ($F_W$) y el angulo de ataque del ala ($\alpha$):
| $ F_R = F_W \cos \alpha + F_L \sin \alpha $ |
podemos calcular la fuerza de resistencia utilizando la densidad ($\rho$), el coeficiente de resistencia ($C_W$), el perfil total del objeto ($S_p$) y la velocidad respecto del medio ($v$):
| $ F_W =\displaystyle\frac{1}{2} \rho S_p C_W v ^2$ |
y la fuerza de sustentaci n con la superficie que genera sustentación ($S_w$) y el coeficiente de sustentación ($C_L$):
| $ F_L =\displaystyle\frac{1}{2} \rho S_w C_L v ^2$ |
utilizando la relaci n para el coeficiente de sustentación ($C_L$) con la constante de proporcionalidad del coeficiente de sustentación ($c$):
| $ C_L = c \alpha $ |
usando la relaci n para el seno del ngulo de ataque $\alpha$ peque o:
| $\sin\alpha\sim\alpha$ |
y el coseno:
| $\cos\alpha\sim 1$ |
con la condici n de equilibrar el peso del ave o avi n para la masa del cuerpo ($m$) y la aceleración gravitacional ($g$):
| $ \alpha =\displaystyle\frac{2 m g }{ c \rho S_w }\displaystyle\frac{1}{ v ^2}$ |
obtenemos:
| $ 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}$ |
(ID 4546)
La potencia en vuelo ($P$) en el tiempo de despegue ($t$) seg n la ecuaci n:
| $ P =\displaystyle\frac{ \Delta W }{ \Delta t }$ |
Dado que la variaci n de la energía del objeto volando ($E$) es igual a la fuerza total de resistencia ($F_R$) multiplicada por la variaci n el camino recorrido ($s$), tenemos:
| $ \Delta W = F \Delta s $ |
De esta manera, obtenemos:
$P=\displaystyle\frac{dE}{dt}= F_R \displaystyle\frac{ds}{dt}$
Sin embargo, dado que la distancia recorrida en un intervalo de tiempo es la velocidad respecto del medio ($v$):
| $ \bar{v} \equiv\displaystyle\frac{ \Delta s }{ \Delta t }$ |
Finalmente, podemos escribir la expresi n de la potencia como:
| $ P = F_R v $ |
(ID 4547)
La fuerza total de resistencia ($F_R$) est relacionado con la densidad ($\rho$), la superficie que genera sustentación ($S_w$), el perfil total del objeto ($S_p$), el coeficiente de resistencia ($C_W$), la constante de proporcionalidad del coeficiente de sustentación ($c$), la masa del cuerpo ($m$) y la aceleración gravitacional ($g$) seg n la ecuaci n
| $ 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}$ |
,
entonces, utilizando la ecuaci n para la potencia en vuelo ($P$)
| $ P = F_R v $ |
,
obtenemos:
| $ 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 }$ |
.
(ID 4548)
La componente horizontal de la fuerza de sustentación ($F_L$) corresponde a la fuerza de sustentación ($F_L$) multiplicada por el seno del ERROR:6121,0:
$F_L \sin\alpha $
y la componente horizontal de la fuerza de resistencia ($F_W$) corresponde a la fuerza de resistencia ($F_W$) multiplicada por el coseno del ngulo de ERROR:6121,0:
$F_W \cos\alpha $
Por lo tanto, la fuerza total de resistencia ($F_R$) se calcula como:
| $ F_R = F_W \cos \alpha + F_L \sin \alpha $ |
(ID 9579)
Ejemplos
(ID 15169)
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.
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)
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.
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)
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:
• la fuerza de sustentación ($F_L$), que contrarresta a la fuerza gravitacional ($F_g$).
• la fuerza de propulsión ($F_p$), que se opone a la fuerza de resistencia ($F_W$).
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.
Boeing Images - 777-300ER Illustration in Boeing Livery
Los par metros clave para controlar el movimiento del centro de masa son:
• la superficie que genera sustentación ($S_w$) y el perfil total del objeto ($S_p$).
• el coeficiente de sustentación ($C_L$) y el coeficiente de resistencia ($C_W$), siendo esta ltima dependiente de el angulo de ataque del ala ($\alpha$).
(ID 11080)
(ID 15170)
ID:(1463, 0)