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AERODINÁMICA UH-1H II
Presentado por: Flover Zapata
AERODINÁMICA
DEFINICIÓN: Estudio del movimiento del aire alrededor de un cuerpo y de las fuerzas que actúan sobre él.
En efecto, la aerodinámica concierne al objeto (aeronave), al movimiento (viento relativo) y al aire (atmósfera).
FLUJO DE AIRE EN UN AVION CONCORDE
TUNEL AERODINÁMICO
TUNEL AERODINÁMICO DECIRCUITO ABIERTO
MAQUETA (aeromodelo)
ventiladoresdivergenteconvergenteCámara detranquilización
rejaCámara de pruebas
OBJETIVO TERMINAL DE APRENDIZAJE
Como piloto de helicóptero, deberá aplicar los conceptos y principios de aerodinámica según el Manual FM 1-203 y el Manual de Operador de la aeronave respectiva
LEYES DE NEWTON SOBRE EL MOVIMIENTO
Las 3 leyes de Newton sobre el movimiento son:
LA LEY DE LA INERCIALA LEY DE LA ACELERACIÓNLA LEY DE LA ACCIÓN Y REACCIÓN
LEY DE LA INERCIA
INERCIA: Todo cuerpo en reposo permanecerá en reposo y todo cuerpo en movimiento se mantendrá en movimiento, a la misma velocidad, en la misma dirección y sentido, hasta que se vea afectado por una fuerza externa.
LEY DE LA ACELERACIÓN
ACELERACIÓN: La fuerza necesaria para alterar el movimiento de un cuerpo es directamente proporcional a la masa de dicho cuerpo y al cambio registrado en su velocidad
La aceleración se refiere a los aumentos o disminuciones de velocidad
F = M x A
LEY DE LA ACCIÓN Y REACCION
Tercera ley de Newton
Dice: Que a cada reacción corresponde una reacción igual y opuesta, ejemplo una persona al bajarse de un bote
Efecto de torque
4 FUERZAS QUE ACTUAN EN VUELO
Sustentación
LIFT
Resistencia
DRAG
Empuje
THRUST
Peso
WEIGHT
SUSTENTACIÓN
DEFINICIÓN: Es la fuerza que produce un perfil aerodinámico y es perpendicular al viento relativo resultante
PESO
DEFINICIÓN: Es la fuerza ejercida sobre una aeronave en virtud de la fuerza de gravedad.
El peso actúa sobre la aeronave a través del centro de gravedad; se orienta hacia el centro de la tierra.
P = m g
EMPUJE
DEFINICIÓN: Es la fuerza que impulsa la aeronave hacia delante a través del aire
El empuje proviene del sistema de rotores del helicóptero, hélice avión, motor propulsor, o cualquier dispositivo propulsor
RESISTENCIA AERODINÁMICA
DEFINICION: Es la fuerza que tiende a oponerse al movimiento de un perfil a través del aire.
La resistencia al avance es paralela al viento relativo y perpendicular a la sustentación
En vuelo a velocidad constante, la resistencia es igual al empuje y opuesto al mismo.
RESISTENCIA AERODINÁMICA
TRABAJO, POTENCIA Y ENERGIA
TRABAJO - Una fuerza actuando a través de una distancia (T = F x D) libras/pie
POTENCIA - Trabajo por un periodo de tiempo (P = F x D) caballos de fuerza HP
ENERGÍA
ENERGÍA: La habilidad para efectuar un trabajo
ENERGÍA CINETICA: Es la capacidad que poseen los cuerpos en movimiento para producir trabajo, ejemplo la corriente de agua Ec = ½ m V2
ENERGÍA POTENCIAL: Es la capacidad que tienen los cuerpos para producir trabajo, en virtud de su forma o de la posición que ocupan ejemplo represa del muña Ep = m g h
ESCALARES Y VECTORES
ESCALARES: Son cantidades que pueden ser descritas solamente por cuan grandes son, tal como un área, volumen, tiempo, masa.
VECTOR: Es una cantidad que se describe usando magnitud y dirección como por ejemplo, la aceleración, velocidad, peso, sustentación, resistencia. Se utilizan para representar fuerzas aerodinámicas
METODOS PARA DETERMINAR VECTORES RESULTANTES
PARALELOGRAMO
TRIÁNGULO
POLIGONO (Triangulación)
METODO DEL PARALELOGRAMO
Un paralelogramo contiene 2 vectores, uno de ellos trazado a un plano conocido de referencia.
El otro vector se traza al ángulo apropiado desde la cola al extremo posterior del primero
El paralelogramo se completa trazando los lados opuestos paralelos a los vectores conocidos
PARALELOGRAMO Continuación
La resultante se determina trazando un vector desde el punto de origen hasta el ángulo opuesto del paralelogramo ejemplo se muestran los 2 navíos remolcando una barcaza
METODO DEL POLIGONO
Cuando más de 2 fuerzas actúan en direcciones diferente la solución se consigue así:
Se traza el primer vector desde el punto de origen, trazando los demás vectores consecutivamente.
La fuerza resultante se determina trazando una línea desde el punto de origen hasta el extremo del último vector.
METODO DEL POLÍGONO Continuación
METODO DEL TRIÁNGULO
Es una forma simplificada del método del polígono ya que involucra solamente 2 vectores
Se forma un triángulo de vectores trazando 2 vectores y conectandolos con una línea resultante que va desde el origen hasta el extremo de la segunda fuerza
METODO DEL TRIÁNGULO Continuación
TEOREMA DE BERNOULLI
Cuando un fluido incompresible circula a lo largo de un tubo de flujo de sección variable, su velocidad cambia; esto es, el fluido acelera o desacelera, lo que significa que ha de variar la presión a lo largo del tubo.
Describe la relación existente entre la presión externa de un fluido y la velocidad del mismo
LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA MASA
Dice: La masa no se crea ni se destruye se transforma.
La masa de aire que entra en un tubo venturi, tiene que salir por el otro extremo, por consiguiente la masa de flujo por unidad de tiempo en la estación 1, tiene que ser igual a la masa de flujo en la estación 2 y también en la 3
FLUJO DE AIRE A TRAVÉS DE UN TUBO VENTURI
El volumen de aire pasando por cualquier punto del tubo porunidad de tiempo es igual a través del tubo.
EFECTO VENTURI
La energía total en un sistema cerrado dado no cambia, pero la forma de energía puede ser alterado.
La presión de aire que fluye puede compararse con la energía en cuanto la presión del aire en flujo permanecerá siempre constante.
La presión del flujo de un fluido está integrada por dos componentes - la presión estática y la presión dinámica
PRESIÓN ESTÁTICA
PRESIÓN ESTÁTICA: Es la fuerza que actúa sobre una superficie por unidad de área de superficie, se mide por un barómetro aneroide situado dentro del flujo pero no se mueve con el flujo
Se calcula multiplicando el peso específico promedio del aire por la altura de la columna de aire
PRESIÓN ESTÁTICA Continuación
La presión atmosférica estática en un día corriente a nivel del mar es 14.7 lbs./pul2 , o 2.116 lbs./pie2
La ecuación de la presión estática es: p = whp = presión estáticaw = peso específico promedio del aireh = altura columna de aire en pies
TEOREMA DE BERNOULLIEFECTO VENTURI
Hay cambios de velocidad y presión a lo largo del tubocumpliendose el principio de conservación de la energía
P =2,116 lb/pie2 P=2,014 lb/pie2 P=2074 lb/pie2
VEL.=100 NUDOSVEL.=200 NUDOS
VEL.=150 NUDOS
PRESIÓN DINÁMICA
PRESIÓN DINÁMICA: La fuerza que actúa sobre una superficie por unidad de área de superficie
La presión dinámica es un componente de la presión total que se deriva del movimiento del aire
PRESIÓN DINÁMICA Continuación
La presión dinámica se calcula multiplicando la mitad de la densidad del aire por el cuadrado de la velocidad del flujo de aire
q = ½ Þ V2
q = presión dinámicaÞ = densidad del aireV = velocidad del flujo de aireLa presión dinámica la mide indirectamente
el tubo Pitot - estático
PRESIÓN TOTAL
LA PRESIÓN TOTAL = A la suma de la presión dinámica más la presión estática
LA ECUACIÓN DE BERNOULLI Se expresa como sigue:
H = p + q ; o H = p + ½ Þ V2
H = presión totalp = presión estáticaq = presión dinámica
PRINCIPIO DE BERNOULLICONCEPTO GENERAL
La energía total es constante.
Si un componente de energía aumenta, otros componentes disminuyen.
Energía total es el proceso por el cual se forman presiones dinámicas y estáticas.
CONSTRICCION INFERIOR DEL TUBO VENTURI
La presión estática disminuye según aumenta la velocidadEl aire acelera sobre la parte curva de la mitad inferiorLa aceleración produce una disminución de presión estática sobre la parte curva del tubo
P
V
BERNOUILLI Continuación
Presión de agua...
…chorro aspirando la cucharra
PERFILES AERODINAMICOS
DEFINICION
Cualquier superficie
diseñada para producir sustentación
TERMINOLOGIA
BORDE DE ATAQUE: Porción redondeada que se proyecta dentro del flujo de viento relativo.
BORDE DE SALIDA: Parte trasera del perfil LÍNEA DE CUERDA: Es una línea recta que une
el borde de ataque con el borde de salida COMBA: Es una línea que se traza a la mitad de
distancia entre la superficie superior e inferior ENVERGADURA: Es el largo de la pala desde el
punto de rotación hasta la punta de la pala
PERFILES AERODINAMICOSTERMINOLOGIA
TIPOS DE PERFILES
PERFIL SIMÉTRICO
PERFIL ASIMÉTRICO
PERFIL SIMÉTRICO
•La comba es igual en ambos lados de la cuerda•La comba media y la cuerda son iguales•El centro de presión se mantiene relativamente constante al cambiar el ángulo de ataque•Produce cero sustentación a cero ángulo de ataque
PERFIL ASIMÉTRICO
Comba superior tiene más curvatura Cuerda y Comba Media son diferentes Produce sustentación aún cuando el ángulo de ataque sea negativo Produce más sustentación que el perfil simétrico Tiene mejores características de pérdida de velocidad (stall) El centro de presión se mueve hasta un 20% en la Cuerda
ANGULO DE INCIDENCIA
ANGULO DE INCIDENCIA: Ángulo formado entre la Cuerda y el Plano de Rotación
El ángulo de incidencia se modifica por medio del cambio del paso Colectivo y Cíclico
Un cambio en el ángulo de incidencia resultará en un cambio en el Ángulo de Ataque
ANGULO DE ATAQUEÁngulo agudo entre la Cuerda y el viento
relativo resultanteEs un ángulo aerodinámico el ángulo de
ataque puede cambiar sin cambiar ángulo de incidencia
EFECTO DEL VIENTO
Al aumentar el ángulo de ataque, hay una aceleración del aire sobre la comba superior del perfil esto crea un cambio de presión encima y debajo del perfil
Esto resulta en la creación de fuerzas aerodinámicas más grandes
La fuerza se encuentra hacia atrás debido al aumento de resistencia.
Si el ángulo de ataque llega a un ángulo crítico, (15° a 20°), el flujo de aire se interrumpe sobre la comba superior, lo que resultará en una pérdida de sustentación
ANGULOS DE PERFILESEFECTOS DEL VIENTO
Un aumento del ángulo de ataque aumenta la sustentación.
Angulos de ataque superiores a 15° el perfil entra en perdida
Sustentación
ANGULO DE ATAQUE CRITICO
ANGULO DE ATAQUE DE 14° A 24°
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