Relació entre sustentació i resistència
En aerodinàmica, la relació entre sustentació i resistència a l'alvanç (o relació L/D) és la sustentació generada per un cos aerodinàmic, com un ala d'avió o una aeronau, dividida per la resistència aerodinàmica causada pel moviment en l'aire. Descriu l'eficiència aerodinàmica en determinades condicions de vol. La relació L/D per a un cos determinat variarà en funció d'estes condicions de vol.
Per a un ala aerodinàmica o un avió en motor, la relació L/D s'especifica en vol recte i nivellat. Per a un planejador, determina la relació de planege, de la distància recorreguda contra la pèrdua d'altura.
El terme es calcula per a qualsevol velocitat de l'aire medint la sustentació generada i dividint-la per la resistència a eixa velocitat. Açò varia en la velocitat, per lo que els resultats se solen representar en un gràfic bidimensional. En casi tots els casos, el gràfic té forma d'O, pels dos components principals de la resistència. La L/D pot calcular-se per mig de dinàmica de decorreguts computacional o simulació per ordenador. Es medix empíricamente per mig de proves en un túnel de vent o en prova de vol lliure.[1][2][3]
La relació L/D es veu afectada tant per la resistència de forma del cos com per la resistència induïda associada a la creació d'una força d'elevació. Depén principalment dels coeficients de sustentació i resistència, del àngul d'atac sobre el fluix d'aire i de la relació d'aspecte de l'ala.
La relació L/D és inversamente proporcional a l'energia requerida per a una trayectòria de vol determinada, de modo que si es duplica la relació L/D només es necessitarà la mitat d'energia per a la mateixa distància recorreguda. Açò es traduïx directament en un major economia de combustible.
Ascensió i resistència
[editar | editar còdic]
La sustentació es crea quan un cos asimètric es desplaça a través d'un decorregut viscós com l'aire. L'asimetria d'un perfil aerodinàmic sol introduir-se per mig del disseny d'una asimetria i/o la fixació d'un àngul d'atac sobre el fluix d'aire. La sustentació aumenta llavors com el quadrat de la velocitat de l'aire.
Cada volta que un cos aerodinàmic genera sustentació, açò també crea resistència induïda. A baixes velocitats, una aeronau té que generar sustentació en un major àngul d'atac, lo que resulta en una major resistència induïda. Este terme domina el costat de baixa velocitat del gràfic de la sustentació front a la velocitat.
La resistència aerodinàmica és causada pel moviment del cos a través de l'aire. Este tipo de resistència, conegut també com resistència de l'aire o resistència de perfil varia en el quadrat de la velocitat (vore l'equació de resistència ). Per esta raó, la resistència de perfil és més pronunciada a majors velocitats, formant el costat dret de la forma d'O del gràfic de sustentació/velocitat. La resistència aerodinàmica del perfil es reduïx principalment per mig de l'aerodinàmica i la reducció de la secció travessera.
La resistència total en qualsevol cos aerodinàmic té, per tant, dos components, la resistència induïda i la resistència de forma.
Coeficients de sustentació i resistència
[editar | editar còdic]Les taxes de canvi de la sustentació i la resistència en l'àngul d'atac (AoA) es denominen respectivament sustentació i coeficient de resistència CL i CD. La relació variable entre la sustentació i la resistència en el AoA sol representar-se en térmens d'estos coeficients. Per a qualsevol valor d'elevació, el AoA varia en la velocitat. varia en la velocitat. Els gràfics de CL i CD vs. velocitat es denominen curva de resistència. La velocitat es mostra creixent d'esquerra a dreta. La relació sustentació/resistència ve donada per la pendent des de l'orige fins a algun punt de la curva, per lo que la màxima relació L/D no es produïx en el punt de menor resistència, el punt més a l'esquerra. En canvi, es produïx a una velocitat llaugerament superior. Els dissenyadors solen elegir un disseny d'ala que produïxca un pico de L/D a la velocitat de travessia elegida per a un avió d'ala fixa en motor, maximizar aixina l'economia. Com totes les coses en ingenieria aeronàutica, la relació sustentació-resistència no és l'única consideració per al disseny de l'ala. El rendiment en un àngul d'atac elevat i una entrada en pèrdua suau també són importants.
Índex d'esmonyida
[editar | editar còdic]Com el fuselage de l'avió i les superfícies de control també afegiran resistència i possiblement una miqueta de sustentació, és just considerar la L/D de l'avió com un tot. Resulta que l'Índex d'esmonyida, que és la relació entre el moviment d'alvanç d'una aeronau (sense motor) i el seu descens, és (quan es vola a velocitat constant) numèricament igual a la L/D de l'aeronau. Açò és especialment interessant en el disseny i operació de planejadorés d'alt rendiment, que poden tindre relacions de planege de casi 60 a 1 (60 unitats de distància cap a avant per cada unitat de descens) en els millors casos, pero en 30:1 que es considera un bon rendiment per a l'us recreatiu general. Conseguir la millor relació de planege d'un parapente en la pràctica requerix un control precís de la velocitat de l'aire i un funcionament suau i contingut dels mandos per a reduir la resistència de les superfícies de control desviades. En condicions de vent zero, la L/D serà igual a la distància recorreguda dividida per l'altitut perduda. Alcançar la màxima distància per l'altitut perduda en condicions de vent requerix una major modificació de la millor velocitat aerodinàmica, de la mateixa manera que alternar la travessia i la tèrmica. Per a conseguir una alta velocitat de travessia, els pilots de planejadors que preveuen fortes corrents tèrmiques a sovint carreguen els seus planejadors (velers) en llastres d'aigua: l'aument de la càrrega alar significa una relació de planege òptima a major velocitat aérea, pero a costa de pujar més llentament en les tèrmiques. Com s'indica a continuació, la màxima relació de planege no depén del pes ni de la càrrega alar, pero en una major càrrega alar la màxima relació de planege es produïx a una major velocitat de l'aire. Ademés, la velocitat de l'aire més ràpida significa que l'aeronau volarà a un major número de Reynolds i açò normalment durà en si un menor coeficient de resistència aerodinàmica zero.
Vore també
[editar | editar còdic]Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Càlcul precís dels coeficients aerodinàmics del sistema de llançament de parapentes basat en la dinàmica de decorreguts computacional Wannan Wu , Qinglin Sun, Shuzhen Luo, Mingwei Sun, Zengqiang Chen i Hao Sun: International Journal of Advanced Robotic Systems
- ↑ Validació d'un software per al càlcul de coeficients aerodinámicosaerodinámicos Ramón López Pereira, Linköpings Universitet
- ↑ Estimació de la sustentació i la resistència aerodinàmica en vol d'una aeronau no tripulada impulsada per hèliç. Dominique Paul Bergmann, Jan Denzel, Ole Pfeifle, Stefan Notter, Walter Fichter i Andreas Strohmayer
- ↑ Glider Polars and Speed-To-Fly...Made Easy!, Minneapolis: Bob Wander's Soaring Books & Supplies, p. 7-10.
- ↑ Glider Flying Handbook, FAA-H-8083-13, U.S. Department of Transportation, FAA, p. 5-6 to 5-9. ISBN 9780160514197.
Referències
[editar | editar còdic]
- Este artícul conté una traducció derivada de «Relación entre sustentación y resistencia» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.