Manual Aerodinamica V0.0

5/13/2018 Manual Aerodinamica V0.0 - slidepdf.com

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INGENIERÍA ENAERONÁUTICA

AERODINÁMIC

AER-ESREV00



DIRECTORIO

Mtro. Alonso Lujambio Irazábal

Secretario de Educación Pública

Dr. Rodolfo Tuirán Gutiérrez

Subsecretario de Educación Superior

Mtra. Sayonara Vargas Rodríguez

Coordinadora de Universidades Politécnicas



PÁGINA LEGAL

Participantes

Mtra. Ana Dulce Consuelo Ibarra Velázquez - Universidad Politécnica de

Chihuahua

Mtro. Miguel Ángel Ornelas Ledesma - Universidad Politécnica de Chihuahua

Primera Edición: 2011

DR © 2011 Coordinación de Universidades Politécnicas.

Número de registro:

México, D.F.

ISBN-----------------

1



ÍNDICE

INTRODUCCIÓN...........................................................................................................1

PROGRAMA DE ESTUDIOS...........................................................................................2

FICHA TÉCNICA............................................................................................................3

DESARROLLO DE PRÁCTICA S......................................................................................5

INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN..............................................................................16

GLOSARIO.................................................................................................................31

BIBLIOGRAFÍA............................................................................................................37

BIBLIOGRAFÍA

2



INTRODUCCIÓN

Para el estudiante de Ingeniería en Aeronáutica es de primordial importancia

tener bases sólidas sobre los principios que rigen las fuerzas que se producen

en un cuerpo a causa de su interacción con un fluido; siendo más precisos,

tendrá que interactuar con cuerpos que atraviesen flujos compresibles e

incompresibles, viscosos y no viscosos, así como manejar conceptos

derivados de los anteriores como: capa límite laminar, de transición y

turbulenta.

De esta manera, la asignatura de Aerodinámica está orientada aproporcionar al alumno las bases que le permitan establecer cualquiera de

los coeficientes de fuerzas aerodinámicas, cantidades adimensionales de fácil

manejo en vehículos terrestres, turbo maquinaria, hélices, generadores

eólicos y aeronaves, incluyéndose en el término de aeronave a aquellos

vehículos de ala fija (aviones), y de ala rotativa (helicópteros).

1



1



PROGRAMA DE ESTUDIOS

2



FICHA TÉCNICA

AERODINÁMICA

Nombre: Aerodinámica

Clave: AER-ES

Justificación:Para determinar coeficientes aerodinámicos de una aeronave ocomponente, en condiciones ideales y reales

Objetivo:

El alumno será capaz de cuantificar las fuerzas y reaccionesque actúan sobre un cuerpo, cuando se encuentra enmovimiento relativo con un fluido, empleando modelos

matemáticos simples.

Habilidades:

Razonamiento lógico, sólida formación físico-químico-matemática, manejo de software especializado (CAD/CAE),conocimiento del método del elemento finito, dominio delidioma inglés, trabajo en equipo, capacidad de análisis y

Competenciasgenéricas adesarrollar:

Documentar las condiciones de operación del componenteapoyándose en la reproducción de sistemas físicos en sistemasvirtuales para determinar la operación del mismo.

Diagnosticar el desempeño del componente a través de

métodos de aproximación numérica, para la identificación deproblemas que puedan tener los componentes aeronáuticos.

Capacidades a desarrollar en la

asignatura

Competencias a las que contribuye

la asignaturaEstablecer el estado de esfuerzos y elmaterial del elemento mecánicoidentificando características y sucomportamiento en determinadosfenómenos físicos, el empleo demétodos analíticos, experimentales ynuméricos para asegurar su correctodesempeño en operación.

• Corregir características decomponentes de sistemasaeronáuticos mediante elcambio de geometría y de

Proponer componentes mecánicos deaeronaves que cumplan con losprincipios de la aerodinámica ytermodinámica, empleando métodosanalíticos para asegurar que cumplancon las regulaciones de la industriaaeronáutica.

Diagnosticar el desempeño delcomponente a través de métodos deaproximación numérica, para laidentificación de problemas quepuedan tener los componentes

3



cargas para asegurar el correctofuncionamiento con base anormas y estándaresaeronáuticos.

aeronáuticos.

Estimación de tiempo(horas) necesariopara transmitir el

aprendizaje alalumno, por Unidad

de Aprendizaje:

Unidades deaprendizaje

HORAS TEORÍA HORAS PRÁCTICA

Presencial

Nopresenci

alPresenci

al

Nopresencia

lANATOMÍA

AERODINÁMICA 6 0 3 2

INTRODUCCIÓN ALA AERODINÁMICA 8 0 6 1

AERODINÁMICADEL PERFIL 10 0 9 4

AERODINÁMICADEL ALA

13 0 12 3

AERODINÁMICADEL AVIÓN

8 0 15 5

Total de horas porcuatrimestre:

105

Total de horas porsemana:

7

Créditos: 6

4



5



Nombre de laasignatura:

Aerodinámica

Nombre de la Unidadde Aprendizaje:

ANATOMÍA AERODINÁMICA

Nombre de lapráctica o proyecto: Introducción a la aerodinámica

Número:1 Duración

(horas) :3hrs P, 2hrs NP

Resultado deaprendizaje:

Al terminar la unidad de aprendizaje el alumno será capaz de:

• Identificar la anatomía de las aeronaves para el estudiode los diversos componentes aeronáuticos.

Requerimientos(Material o equipo):

Computadoras con simulador de vuelo.

Actividades a desarrollar en la práctica:

- Se observan distintos tipos de aeronave y se identifican sus partes.- También se inician despegues con varios porcentajes de despliegue de flaps, paraver su velocidad de inicio de vuelo.-Se verán los principales movimientos de la aeronave en vuelo: alabeo, cabeceo y

guiñada.- Realiza un reporte con los cálculos necesarios.

Evidencias a las que contribuye el desarrollo de la práctica:

EP1: Reporte de la práctica de identificación de partes de la aeronave y sufuncionamiento en un simulador de vuelo

6

DESARROLLO DE LA PRÁCTICAINTRODUCCIÓN A LA AERODINÁMICA




Aerodinámica


INTRODUCCIÓN A LA AERODINÁMICA

Nombre de lapráctica o proyecto:

Visualización de flujo

Número: 2Duración(horas) :

3hrs P, 1hr NP


Al terminar la unidad de aprendizaje el alumno será capaz de:

• Distinguir técnicas de visualización en túneles de vientopara su fácil interpretación en los modelos físicos de

perfiles y alas.


Computadoras con simuladores de flujo, Visualizadores deflujo.


- Se colocan diversas formas geométricas en el túnel con uso de visualizadores.- Se comenta y analiza las observaciones.- Se entrega un reporte.


ED1: Practica de visualización y planteamiento del comportamiento del flujo condistintos cuerpos.

7

DESARROLLO DE LA PRÁCTICAVISUALIZACIÓN DE FLUJO



8




Aerodinámica

Nombre de la Unidad

de Aprendizaje:

INTRODUCCIÓN A LA AERODINÁMICA

Nombre de lapráctica o proyecto: Resistencia al avance

Número: 3 Duración(horas) :

3 hrs P


Al terminar la unidad de aprendizaje el alumno será capaz de :

• Identificar las características físicas para la

interpretación de condiciones de baja y alta velocidaddel perfil.


Computadoras con simuladores de flujo, Visualizadores deflujo.


– Se coloca en el túnel de viento cada uno de los modelos.– Se encuentran las fuerzas de resistencia al avance de distintos cuerpos.

– Se observa la diferencia entre resistencia por presión y por fricción.– Se entrega un reporte.


ED1: Practica de visualización y planteamiento del comportamiento del flujo condistintos cuerpos.

9

DESARROLLO DE LA PRÁCTICARESISTENCIA AL AVANCE



10



Nombre de la

asignatura:

Aerodinámica


AERODINÁMICA DEL PERFIL

Nombre de lapráctica o proyecto: Distribución de presiones en un cilindro

Número: 4 Duración

(horas) :3hrs P, 1hr NP


Al completar la unidad de aprendizaje el alumno será capazde:

• Emplear las condiciones ideales y reales de un perfil,con y sin superficies hipersustentadoras, en régimenincompresible y compresible para la implementaciónen alas.


Computadoras con simuladores de flujo, Túneles de Viento


– Colocar el modelo de cilindro y observar el comportamiento que se tiene en elflujo mediante visualizadores.

– Hacer mediciones de presión al rededor del perímetro del cilindro paraobservar su comportamiento.

– Anotar los resultados.


EP1: Ensayos aerodinámicos a perfiles en régimen subsónico, transónico ysupersónico

ED1: Exposición de la teoría y los modelos matemáticos para cuerpos en flujo

11

DESARROLLO DE LA PRÁCTICADISTRIBUCIÓN DE PRESIONES EN UN CILINDRO



compresible e incompresible.


Aerodinámica

Nombre de la Unidadde Aprendizaje: AERODINÁMICA DEL PERFIL


Coeficientes Aerodinámicos de un perfil


3hrs P y 1hr NP



– Emplear las condiciones ideales y reales de un perfil,con y sin superficies hipersustentadoras, en régimenincompresible y compresible para la implementaciónen alas.

– Realizar ensayos aerodinámicos a perfiles en régimensub sónico, transónico y supersónico para la obtenciónde fuerzas aerodinámicas

Requerimientos

(Material o equipo):

Túneles de viento y modelo de perfil aerodinámico NACA

0012.

Actividades a desarrollar en la práctica:– Colocar el perfil a distintos ángulos de ataque y observar cómo se comporta en

la balanza obteniendo sus fuerzas aerodinámicas.– Someter el perfil a los diferentes túneles y obtener las fuerzas aerodinámicas

12

DESARROLLO DE LA PRÁCTICACOEFICIENTES AERODINÁMICOS DE UN PERFIL



en cada régimen de velocidad.


EP1: Ensayos aerodinámicos a perfiles en régimen subsónico, transónico ysupersónico.

EC1: Cuestionario de las familias de perfiles y de perfil en flujo compresible eincompresible.


Aerodinámica


AERODINÁMICA DEL PERFIL

Nombre de lapráctica o proyecto: Distribución de presiones en un perfil NACA 0006 y 4412

Número: 6Duración(horas) : 3 hrs P y 2hrs NP


• Al completar la unidad de aprendizaje el alumno será capazde:

* Identificar las familias de los perfiles para su selección encomponentes aeronáuticos y mecánicos.* Realizar ensayos aerodinámicos a perfiles en régimen subsónico, transónico y supersónico para la obtención de fuerzasaerodinámicas.


Modelos de perfil NACA 0006 y 4412 con tomas de presión atodo lo largo del extradós y el intradós, manómetro demercurio o de agua con múltiples mediciones, túnel de vientoy accesorios.


13

DESARROLLO DE LA PRÁCTICADISTRIBUCIÓN DE PRESIONES EN UN PERFIL NACA 0006

Y 4412



– Se colocan los dos tipos de modelos con tomas de presión para poder ver elcomportamiento que tiene la distribución de presiones del flujo en sus cuerposa distintos ángulos de ataque.

– Se obtiene el diagrama de presiones.– Se calcula una fuerza equivalente.


EC1: Cuestionario de las familias de perfiles y de perfil en flujo compresible eincompresible.


Aerodinámica

Nombre de la Unidadde Aprendizaje: AERODINÁMICA DEL ALA

Nombre de lapráctica o proyecto: Capa límite sobre una placa plana

Número: 7Duración(horas):

2hrs P

Resultado de

aprendizaje:

Al completar la unidad de aprendizaje el alumno será capaz

de:

•Identificar las características geométricas del ala para ladeterminación de formas específicas de componentesaeronáuticos

• Emplear las condiciones ideales y reales del ala, con y sinsuperficies hipersustentadoras, en régimen incompresible y

14

DESARROLLO DE LA PRÁCTICACAPA LÍMITE SOBRE UNA PLACA PLANA



compresible, para la obtención de modelos matemáticos decomponentes aeronáuticos.


Placa plana con soporte, manómetro de mercurio o de aguacon múltiples mediciones, túnel de viento y accesorios.


– Colocar la placa plana paralela a la dirección de la corriente libre.– Hacer medición del espesor de la capa límite mediante tubo pitot y

manómetro.– Repetir la medición varias veces aguas abajo hasta obtener el comportamiento

general de la capa límite.

Evidencias a las que contribuye el desarrollo de la práctica:EP1: Reporte de prácticas de fuerzas aerodinámicas en alas en régimen subsónico,transónico y supersónico.


Aerodinámica


AERODINÁMICA DEL ALA

Nombre de lapráctica o proyecto: Coeficientes aerodinámicos del ala infinita y finita

Número: 8 Duración(horas) :

4hrs P y 1hr NP



• Emplear las condiciones ideales y reales del ala, con y sin

15

DESARROLLO DE LA PRÁCTICACOEFICIENTES AERODINÁMICOS DEL ALA INFINITA Y

FINITA



superficies hipersustentadoras, en régimen incompresible ycompresible para la obtención de modelos matemáticos decomponentes aeronáuticos.

• Realizar ensayos aerodinámicos con alas en régimen subsónico, transónico y supersónico para la obtención de fuerzasaerodinámicas


Modelo de ala infinita con perfil NACA 0012, Modelo desemiala con perfil NACA 0012, túnel de viento y accesorios.


– Colocar el ala infinita a distintos ángulos de ataque y observar cómo secomporta en la balanza obteniendo sus fuerzas aerodinámicas.

– Colocar la semiala a distintos ángulos de ataque y observar cómo se comportaen la balanza obteniendo sus fuerzas aerodinámicas, haciendo unacomparación entre ambos resultados.


EP1: Reporte de prácticas de fuerzas aerodinámicas en alas en régimen subsónico,transónico y supersónico


Aerodinámica




Coeficientes aerodinámicos del ala con torcimiento yflechado

16

DESARROLLO DE LA PRÁCTICACOEFICIENTES AERODINÁMICOS DEL ALA CON

TORCIMIENTO Y FLECHADO



Número: 9Duración

(horas) :

4hrs P y 1hrs NP



• Emplear las condiciones ideales y reales del ala, con y sinsuperficies hipersustentadoras, en régimen incompresible ycompresible para la obtención de modelos matemáticos decomponentes aeronáuticos.

• Realizar ensayos aerodinámicos con alas en régimen subsónico, transónico y supersónico para la obtención de fuerzas

aerodinámicas


Modelo de semiala con torcimiento y flechado, túnel de vientoy accesorios.


– Colocar la semiala a distintos ángulos de ataque y observar cómo se comportaen la balanza obteniendo sus fuerzas aerodinámicas.


EP1: Reporte de prácticas de fuerzas aerodinámicas en alas en régimen subsónico,transónico y supersónico,

Nombre de laAerodinámica

17

DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

DISTRIBUCIÓN DE PRESIONES EN EL ALA INFINITA



asignatura:



Nombre de lapráctica o proyecto: Distribución de presiones en el ala infinita


2hrs P y 1hrs NP



• Identificar las características geométricas del ala para ladeterminación de formas específicas de componentesaeronáuticos.

• Realizar ensayos aerodinámicos con alas en régimensubsónico, transónico y supersónico para la obtención defuerzas aerodinámicas.


Modelos de alas con tomas de presión a todo lo largo delextradós y el intradós, manómetro de mercurio o de agua conmúltiples mediciones, túnel de viento y accesorios.


– Se colocan los modelos con tomas de presión para poder ver elcomportamiento que tiene la distribución de presiones del flujo a distintosángulos de ataque.

– Se obtiene el diagrama de presiones.– Se calcula una fuerza equivalente.


EP1: Reporte de prácticas de fuerzas aerodinámicas en alas en régimen subsónico,transónico y supersónico.

18



A. Subraye la respuesta correcta

1. Son partes del grupo planeador

a)Fuselaje y alas

b)Estabilizadores y Superficies de control

c)Todas las anteriores2. Este tipo de ala se instala en aviones que realicen vuelos cortos a baja velocidad

a)Rectangular

b)Trapezoidal

c)Cuadrada

3. Generalmente usada para aviones en vuelo supersónico

a)Doble flechado

b)Flechado variable

c)Delta

4. Es que tanto se reduce el ala Cuerda raíz entre cuerda de la punta del ala

a)Estrechamiento

b)Alargamiento

c)Aspect Ratio

5. Las fuerzas de sustentación se logran mediante el giro de alas o palas, que forman parte del rotor,

alrededor de un eje

a)Ala circulatoria

b)Ala giratoria

c)Ala rotativa

6. El rotor gira como consecuencia del desplazamiento de la aeronave y genera la sustentación necesaria

sin necesidad de ninguna potencia aplicada sobre él.

a)NOTAR

b)Automatec

c)Autogiro

7. Cuáles son los principales problemas de un helicóptero convertible

a)Inestabilidad aerodinámica, complejidad mecánica

b)Complejidad estructural baja velocidad

c)Poca altitud , grandes velocidades de rotación8. Es aquel que se genera la fuerza de empuje en la aeronave

a)Grupo estructural o célula

b)Grupo motopropulsor

c)Grupo de sistemas auxiliares

9. Dispone de dos sistemas de alas giratorias, ambos accionados mediante un motor. Uno de los

sistemas es el principal responsable de generar la sustentación y el otro genera el empuje necesario.

a)Autogiro

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CUESTIONARIOPARTES DE LA AERONAVE DE ALA FIJA Y ALA ROTATIVA



b)Girodino

c)Helicóptero

10.Un rotor situado sobre otro rotor, compartiendo un mismo eje y girando en sentidos contrarios

a)Configuración Tándem

b)Configuración coaxial

c)Configuración entrecruzada

B. Escriba el nombre de las partes del avión

C. Dibuje un diagrama de las principales fuerzas de una aeronaveD. De acuerdo con el tipo de ala indique su nombre y ventajas

E. Dibuje un perfil alar y señale sus partes principales

F. De brevemente la definición de: Envergadura, Alargamiento, Flechado, Diedro, Superficie

alar.

G. Relacione con el diagrama las partes del ala

[ ] Krüger flaps[ ] Alerón de alta velocidad[ ] Alerón de baja velocidad[ ] Slat[ ] Spoilers-Frenos[ ] Flap interior[ ] Dispositivo de punta de ala

20

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:PlaneWing.png



[ ] Flap exterior[ ] Aletas[ ] Aerofrenos

21

LISTA DE COTEJOREPORTE DE LA PRÁCTICA DEL SIMULADOR DE VUELO

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:PlaneWing.png



Matricula: Firma del alumno(s)

Producto: Fecha:

Periodo del cuatrimestre:

Valor del reactivo Característica a cumplir (Reactivo) Valor Obtenido OBSERVACIONES

10%

Presentación El trabajo cumple con los requisitos de:

a. Buena presentación

b. No tiene faltas de ortografía

c. Mismo Formato (letra arial 14, títulos con negritas)

d. Misma Calidad de hoja e impresión

e. Maneja el lenguaje técnico apropiado

10%

Sustento Teórico Presenta un panorama general del

tema a desarrollar y lo sustenta con referencias

bibliográficas y cita correctamente a los autores.

35%

Desarrollo Sigue una metodología y sustenta todos

los pasos que se realizaron al aplicar los

conocimientos obtenidos, es analítico y bien ordenado.

35%Resultados Cumplió totalmente con el objetivo

esperado, tiene aplicaciones concretas

10%Responsabilidad Entregó el reporte en la fecha y

hora señalada.

100% CALIFICACIÓN:

Asignatura:

Nombre del docente: Firma del docente:

DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIÓN

Nombre(s) del alumno(s)

Nombre del proyecto:

22




Producto: Fecha:



5% Puntualidad para iniciar y concluir el ejercicio.

5%Esquema de diapositiva. Colores y tamaño de letra

apropiada. Sin saturar las diapositivas de texto.

10% Ortografía (cero errores ortográficos).

25%Preparación de la exposición. Dominio del tema.

Habla con seguridad.

5% Presentación y arreglo personal

100% CALIFICACIÓN:

50%

Exposición.

a. Utiliza las diapositivas como apoyo, no lectura total

b. Desarrollo del tema fundamentado y con una

secuencia estructurada.

b. Organización de los integrantes del equipo.

c. Expresión no verbal (gestos, miradas y lenguaje

corporal).





Asignatura:

23

GUÍA DE OBSERVACIÓNEXPOSICIÓN DE LAS PARTES DEL PERFIL Y LA

AERONAVE



A. Responda con detalle solo una de las siguientes preguntas:

1. ¿Por qué se produce la resistencia inducida?2. ¿Qué es y para qué sirve el Número de Mach?

3. ¿Por qué es conveniente que el Mach crítico, Mcr sea lo más elevado posible?4. ¿Cómo aplica el teorema de Bernoulli en Aerodinámica?

A. Escriba sobre la línea los conceptos que se definen a continuación en cada uno de los puntos.

1. ____________________: Es la propiedad que describe la resistencia de un fluido a

deslizar.

2. ____________________: El número de Mach del flujo libre que hace que en un punto

del extradós se alcance localmente M=1.

3. ____________________: Son las tres características que deben cumplir dos cuerpos

para ser dinámicamente similares.

4. ____________________: Es la que se lee directamente en el anemómetro, tal como

está instalado en el avión.5. ____________________: Es el fenómeno de paso de capa límite laminar a

turbulenta.

6. ____________________: Son los puntos situados simétricamente en los extremos

del diámetro horizontal de un cilindro inmerso en un fluido en movimiento.

7. ____________________: Se produce cuando la capa límite tiene poca velocidad y

existen partículas dentro de ella con velocidades prácticamente nulas en la zona

donde el gradiente de presión es desfavorable.

24

CUESTIONARIOMOVIMIENTOS PLANOS Y POTENCIALES, ASÍ COMO

CONDICIONES DE KUTTA Y YUKOWSKI



8. ____________________: A este ángulo de ataque, un perfil simétrico tendrá un

levantamiento nulo.

9. ____________________: Se divide en dos componentes, inducida y parásita.

10. ____________________: En este punto, el coeficiente de momento es constante e

independiente del coeficiente de levantamiento, situado alrededor del 25% de la

cuerda.

B. Un planeador tiene un ala de 18 m de envergadura y un alargamiento alar de 14. A una

velocidad de 120 km/h y una altitud donde la densidad relativa es del 0.7, el levantamiento y

el arrastre son 3000 N y 145 N respectivamente. El coeficiente de momento del cabeceo a ¼

de la cuerda es -0.03. Calcule los coeficientes de levantamiento y arrastre y el momento de

cabeceo al 25 % de la cuerda media.

25

LISTA DE COTEJOPROBLEMARIO DE PLANOS POTENCIALES Y CONDICIONES DE KUTTA-YUKOWSKY




Producto: Fecha:



10%







10%




35%







hora señalada.

100% CALIFICACIÓN:

Asignatura:





26




Producto: Fecha:










100% CALIFICACIÓN:

50%

Exposición.






corporal).





Asignatura:

27

GUÍA DE OBSERVACIÓNPRÁCTICA DE VISUALIZACIÓN Y PLANTEAMIENTO DEL

COMPORTAMIENTO DEL FLUJO CON LOS CUERPOS




Producto: Fecha:







25% Preparación de la exposición. Dominio del tema.Habla con seguridad.


100% CALIFICACIÓN:

50%

Exposición.






corporal).





Asignatura:

28

GUÍA DE OBSERVACIÓNPLANTEAMIENTO DE MODELOS MATEMÁTICOS Y TEORÍADE PERFILES EN FLUJO COMPRESIBLE E INCOMPRESIBLE



A. Explique ampliamente alguno de los siguientes conceptos (solo uno):

1. Teorema de la circulación, de Kelvin.

2. Regla del área.

3.Diferencias en el estudio aerodinámico del perfil y el ala.

A. En las siguientes oraciones, escriba dentro del paréntesis una V si es verdadero o F si es falso.

( ) La cuerda media indica la localización de los puntos medios entre las superficies inferior ysuperior del perfil, de borde de ataque a borde de salida.( ) La forma como se llega a la entrada en pérdida está en función directa del espesor del perfil.Un ejemplo de entrada en pérdida de forma progresiva se ve en un perfil NACA 2421.( ) El Mach de divergencia es el valor del M∞ en el cual aparece un punto sobre el extradós convelocidad M=1.( ) La técnica de cálculo de las características aerodinámicas para un perfil dado se llamaproblema inverso.( ) El centro de presiones de un perfil se localiza, por convención, al 25% de la cuerda a partirdel borde de ataque.( ) Un perfil NACA 2412 tiene una curvatura máxima del 2% c, localizada al 40% c y un espesormáximo del 12% c.( ) Una corrección de compresibilidad es aquella que modifica el valor de un dato existente enrégimen incompresible, tomando en cuenta los efectos de cambio de densidad de un fluido a régimencompresible.( ) Los perfiles supercríticos son perfiles especialmente diseñados para incrementar el Mach dedivergencia.( ) La condición de Kutta es una observación de que para un perfil dado, a un cierto ángulo deataque, la naturaleza adopta un valor particular de circulación alrededor del perfil, el cual resulta enque el flujo abandone suavemente el perfil en el borde de ataque.( ) El centro aerodinámico de un perfil es un punto en el cual el momento aerodinámicogenerado es independiente del ángulo de ataque.

B. Los Flaps son dispositivos hipersustentadores que se utilizan en el momento de despegue y

aterrizaje de una aeronave. Describa la diferencia en el funcionamiento de los distintos tipos deFlap mostrados a continuación:

C. Describa el comportamiento de las propiedades del flujo, velocidad y presión, mientras atraviesa la

sección del ducto mostrada.

29

CUESTIONARIOFAMILIAS DE PERFILES

Y PERFILES EN FLUJO COMPRESIBLE E INCOMPRESIBLE



D. Si el coeficiente de presión sobre un determinado punto sobre el perfil es de -0.1835 a muy bajas

velocidades. Calcule el coeficiente de presión a M=0.65 en ese mismo punto.


Producto: Fecha:



10%





d. Misma Calidad de hoja e impresióne. Maneja el lenguaje técnico apropiado

10%




35%







hora señalada.

100% CALIFICACIÓN:

Asignatura:





30

LISTA DE COTEJOENSAYOS AERODINÁMICOS A PERFILES EN RÉGIMEN

SUBSÓNICO, TRANSÓNICO Y SUPERSÓNICO



A. Para las siguientes definiciones, escriba sobre la línea el concepto del cual se está hablando.

1. ____________________: Es el ángulo formado por la corriente relativa y la corriente libre

en un perfil.

2. ____________________: Consiste en la disposición hipotética de torbellinos, de diferente

intensidad, que no tienen existencia real, sin embargo, el efecto que producen es similar al

que produce el ala. Se denominan así por estar en estrecha relación con el ala, moviéndose

con ella.

3. ____________________: En función de estos parámetros podemos encontrar una

distribución de levantamiento elíptica, en caso de no contar con un ala elíptica.

4. ____________________: Es aproximadamente el porcentaje de arrastre inducido que

tiene una aeronave en despegue.

5. ____________________: Es generada por los torbellinos de punta de ala, y éstos se

originan porque hay mayor presión en el intradós que en el extradós, para que así exista

sustentación.

6. ____________________: En esta teoría, el ala finita es remplazada por una forma

geométrica simple de levantamiento, a lo largo de la cual la circulación varía.

B. Asuma un perfil simétrico y delgado, utilizado en un ala con alargamiento de 8, flechado de

14° y estrechamiento de 0.8. Calcule el coeficiente de levantamiento y resistencia inducidapara el ala cuando está a un ángulo de ataque de 5°. Asuma δ=0.055 y δ=τ. Argumente su

procedimiento.

31

CUESTIONARIOCARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS Y MODELOS

MATEMÁTICOS DE ALAS EN RÉGIMEN COMPRESIBLE EINCOMPRESIBLE



32

GUÍA DE OBSERVACIÓNELABORACIÓN DE MODELOS MATEMÁTICOS PARA

PROBLEMAS DE ALAS EN RÉGIMEN INCOMPRESIBLE Y ALAS EN RÉGIMEN COMPRESIBLE




Producto: Fecha:










100% CALIFICACIÓN:

50%

Exposición.






corporal).





Asignatura:

33




Producto: Fecha:



10%







10%




35%







hora señalada.

100% CALIFICACIÓN:

Asignatura:





34

LISTA DE COTEJOPRÁCTICAS DE FUERZAS AERODINÁMICAS EN ALAS ENRÉGIMEN SUBSÓNICO, TRANSÓNICO Y SUPERSÓNICO



35

LISTA DE COTEJOPRÁCTICAS DE FUERZAS AERODINÁMICAS EN ALAS ENRÉGIMEN SUBSÓNICO, TRANSÓNICO Y SUPERSÓNICO




Producto: Fecha:



10%







10%




35%







hora señalada.

100% CALIFICACIÓN:

Asignatura:





36



GLOSARIO

Acondicionador de presión: dispositivo que mantiene a una determinadapresión el aire del interior del avión.Acuatizar: acción por la que un hidroavión aterriza en el agua.Aduana: oficina pública ubicada en las fronteras y aeropuertos cuya misiónes controlar la entrada y salida de bienes y personas de un país.AENA: acrónimo de Aeropuertos Españoles y Navegación Aérea.Aerobio: motor que necesita la combustión de oxígeno para sufuncionamiento.Aerobús: avión para gran número de pasajeros que realiza recorridos decorta y media distancia.Aerodino: cualquier aparato volador más pesado que el aire que semantiene suspendido gracias a las fuerzas aerodinámicas.Aerodistorsión: deformación de las alas y otros elementos de un avión

cuando este alcanza velocidades muy altas.Aeródromo: lugar habilitado por la autoridad aeronáutica destinado aldespegue y aterrizaje de aviones.Aeromodelo: avión de pequeñas dimensiones para realizar vuelosdeportivos o experimentales.Aeronave: vehículo capaz de volar gracias a reacciones del aire distintas alas que éste ejerce sobre la superficie terrestre. Puede transportar personasy cosas.Aeronavegación: capacidad de navegar por el aire.Aeronavegabilidad: características que deben cumplir las aeronaves parapoder realizar vuelos con toda seguridad.

Aeroplano: aeronave con alas fijas y que se propulsa mediante motores.Aeropuerto: lugar habilitado por la autoridad aeronáutica destinado aldespegue y aterrizaje de aviones que dispone de un tráfico regular.Aerostato: aeronave que vuela gracias a la fuerza ascensional. Esta seproduce porque dispone de un gas menos pesado que el aire.Aerotaxi: avión pequeño de alquiler para uso privado.Aerovía: ruta establecida por la que se desplazan los aviones comerciales.Ala: parte del avión situado en el exterior y que sostiene el aparato.Alerones: partes móviles de las alas de una aeronave que facilitan lasmaniobras del aparato como por ejemplo coger altura.Aleta: superficie que modifica las corrientes del aire para conseguir que la

aeronave tenga mayor aerodinámica.Altitud: distancia vertical entre un determinado punto y el nivel del mar. Semide en metros.Altura: distancia vertical entre un determinado punto y la superficieterrestre. Suele medirse en pies.Amerizaje: descenso de una aeronave hasta aterrizar en el agua.

37



Amortiguamiento: capacidad de la aeronave de disminuir las oscilacionesque ponen en peligro su estabilidad.Anfibio: avión que puede aterrizar tanto en el agua como en la tierra.Aproximación: conjunto de maniobras que realiza una aeronave para

facilitar la maniobra de aterrizaje.Área de aterrizaje: lugar del área de movimiento destinado al aterrizaje ydespegue de las aeronaves.Área de control: espacio aéreo controlado que se extiende verticalmentedesde un límite marcado en el terreno.Área de despegue: superficie de despegue más la zona de aceleración quepermite alcanzar la velocidad necesaria para despegar.Área de movimiento: parte del aeródromo destinada al aterrizaje,despegue y movimiento de las aeronaves.Aterrizar: acción por la que una aeronave llega a tierra.Atraque: acción por la que una aeronave llega al punto donde tiene que

estacionarse.Autoestable: aeronave que vuelve a recobrar su estabilidad tras verseafectada por turbulencias.Autogiro: avión que dispone de hélices que giran sobre un eje en lugar dealas, lo que permite realizar aterrizajes verticales.Aviación: navegación llevada a cabo con aparatos más pesados que el aire.Aviador: persona que es capaz de pilotar una aeronave.Avión: véase aeroplano.Baliza: señal luminosa utilizada para delimitar una zona o marcarobstáculos.Biplano: avión compuesto por cuatro alas colocadas de dos en dos, las

cuales forman un plano.Bitácora: documento personal de un piloto en el que se registrancronológicamente el tiempo y las actividades de vuelo realizadas.Bodega: departamento situado en la parte posterior de la aeronavedestinado a almacenar la carga.Bulto: maleta, bolsa o cualquier otro elemento que compone un equipaje.Buje: pieza de metal que une la hélice con el eje del motor.Cabeceo: movimiento de la aeronave sobre su eje vertical produciendosubidas y bajadas de la parte delantera y trasera.Cabecera: primer tramo de la pista según el sentido de aterrizaje o dedespegue de la aeronave.

Cabina: espacio de una aeronave destinado a albergar a los pasajeros y latripulación.Cabina de mando: espacio de una aeronave destinado al piloto. En ella seencuentran todos los controles del aparato.Cabina presurizada: espacio de una aeronave donde se ha aumentado lapresión del aire creando una atmósfera igual a la existente en altitudesinferiores.

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Caja negra: dispositivo de una aeronave encargado de registrar lasincidencias del vuelo así como las comunicaciones del piloto con el control detierra.Calle de rodaje: vía que conecta varias partes de un aeródromo. Está

destinada a la circulación de los aviones.Calzo: cuña que se coloca en las ruedas de un avión cuando estáestacionado para que no pueda realizar ningún movimiento.Carenado: revestimiento que protege determinadas partes de una aeronavecomo por ejemplo los motores.Carta aeronáutica: representación de una superficie terrestre con todossus accidentes que permite a los pilotos una planificación y navegaciónsegura.Célula: cualquier clase de fuselaje, carenado o superficie aerodinámica quese encuentra en las aeronaves y que no incluya ni motores ni hélices.Centro de gravedad: punto imaginario donde actuarían todas las fuerzas

de gravedad de una aeronave permitiendo que ésta se mantenga enequilibrio.Chárter: tipo de vuelo que se flota para viajes no comerciales. Con esenombre también se conoce a la aeronave que realiza dicho vuelo.Cinta transportadora: dispositivo en el que se colocan las maletas a lallegada del vuelo para que puedan ser recogidas por los pasajeros.Código de vuelo: combinación de números y letras que identifica un vuelo.Cohete: artefacto que navega por el espacio mediante propulsión a chorro. También incluye cualquier parte que se puede separar de él.Cola: parte posterior de una aeronave donde se encuentra el timón dedirección y el de profundidad.

Comandante: persona que está al mando de la aeronave y que es laencargada de pilotarla.Compañía aérea: empresa que se encarga de flotar vuelos para transportarpasajeros, equipaje y carga.Contenedor: depósito de una superficie rígida ajustable a las bodegas de losaviones donde se acumula el equipaje.Copiloto: piloto auxiliar de un vuelo que presta ayuda al comandante.Deriva: movimiento lateral que desplaza a un avión de su ruta y que esproducido por el viento.Descenso: pérdida regular de altitud.Disgregación: separación de la carga de una aeronave en sus diferentes

componentes.Despegar: acción por la que una aeronave se despega del suelo paracomenzar el vuelo.Dirigible: aerostato propulsado por un motor y con un sistema de dirección.Duración del vuelo: tiempo que tarda la aeronave en llegar desde el puntode origen hasta el de destino.

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Elevación: distancia vertical desde un punto de la superficie terrestre y elnivel medio del mar.Empenaje: superficies planas situadas en la cola de la aeronave y que sirvencomo elemento de control y estabilidad. Forman parte del fuselaje.

Empuje: fuerza que realiza un motor de reacción y que hace desplazarse a laaeronave.Engelamiento: acumulación de hielo en las alas de una aeronave, lo queprovoca un mayor peso y la pérdida de aerodinámica.Envergadura: distancia comprendida entre los extremos de las dos alas dela aeronave. Se mide en metros.Entrenador sintético de vuelo: aparato que permite reproducir en tierratodas las condiciones de un vuelo.Equipaje de mano: equipaje que el pasajero transporta consigo en la cabinade la aeronave. Su peso no suele estar limitado por las compañías, pero sí lasdimensiones.

Equipaje facturado: equipaje que se transporta en la bodega de laaeronave. Previamente debe facturarse en el mostrador correspondiente. Supeso suele estar limitado según la compañía.Espacio aéreo: parte de la atmósfera por donde circulan las aeronaves. Estáregulado por el Estado correspondiente.Estabilizador: cada uno de los planos fijos de un aeroplano donde seencuentran los timones de dirección y profundidad.Estatorreactor: motor de reacción que carece de compresores y turbinas.Su compresión se realiza gracias a la velocidad a la que circula.Flaps: parte de las alas que deben bajarse durante el despegue y elaterrizaje para aumentar la resistencia de estas.

Fletamento: acción por la que se alquila una parte de la aeronave paratransportar pasajeros o carga.Franja de pista: superficie que comprende la zona de pista más la zona deparada de la aeronave.Fuselaje: cuerpo principal de la estructura de un avión.Girómetro: aparato capaz de medir los cambios de rumbo de una aeronave.Globo: aerostato que vuela sin necesidad de motor.Hangar: cobertizo donde se estacionan los aviones.Hélice: aletas helicoidales que giran alrededor de un eje. Su acción en el aireproduce una fuerza de reacción que hace moverse a las aeronaves.Helicóptero: aeronave con una hélice vertical impulsada por un motor capaz

de realizar elevaciones y descensos verticales.Helipuerto: aeródromo destinado al despegue y aterrizaje de helicópteros.Hidroavión: avión que puede desplazarse por el agua gracias a flotadores.Hub: aeropuerto donde una determinada compañía aérea dispone de uncentro de conexión de vuelos.

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Informe airmet: informe que presenta los fenómenos meteorológicos quepueden o están cerca de una ruta de vuelo. Es expedido por una oficina devigilancia meteorológica.Isógona: línea que une determinados puntos con la misma variación local o

declinación magnética. Marca la dirección no real del polo con losmeridianos.Isogriva: línea que une los puntos de igual diferencia entre el norte de lacuadrícula y el norte magnético. Jet: avión que utiliza motores de reacción para su desplazamiento.Latitud: medida expresada en grados, minutos y segundos desde el ecuadorhacia el norte o el sur.Libro de registro de vuelo: documento personal de un piloto en el que seapuntan las horas de vuelo.Línea aérea: trayecto realizado por una aeronave desde un punto de origena otro de destino con una sola enumeración de vuelo aunque se realicen

escalas.Longitud: medida expresada en grados, minutos y segundos desde elmeridiano de Greenwich hacia el este o el oeste.Manga: indicador del sentido y la dirección del viento.Marcación: determinación de la situación de una aeronave durante el vuelo.METAR: código utilizado para las observaciones meteorológicas. Suelenrealizarse cada 30 minutos o una hora.Monoplano: avión que está compuesto por una única ala.Motor crítico: motor de una aeronave que si falla afecta a laaeronavegabilidad.Nariz: morro de una aeronave.

Nefoanálisis: representación gráfica del estado de las nubes.Nivel: posición vertical de una aeronave en el aire.Número mach: relación entre la velocidad verdadera y la del sonido.Objeto frangible: objeto fabricado con poca masa diseñado para quebrarseo deformarse en una colisión sin resultar peligroso para la aeronave.Ornitóptero: avión que se mantiene en el aire ya que sus alas realizanmovimientos similares a los de las aves.Pala: elemento que forma parte de la hélice de una aeronave.Palanca de timón: barra horizontal situada debajo de los pies del piloto quesirve para girar la aeronave.Paracaídas: artefacto de tela u otro material resistente que sirve para frenar

la caída de los cuerpos desde el aire.Parasol: tipo de ala que se encuentra en la parte superior del fuselaje.Pasaje: conjunto formado por el número total de pasajeros que efectúan unviaje en avión.Pasarela: túnel para el paso de pasajeros que comunica la terminal con lacabina del avión.

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Patín de cola: dispositivo que dispone de un patín y que sustituye a la ruedatrasera en aviones de pequeñas dimensiones.Pilotar: dirigir una aeronave durante el tiempo de vuelo.Piloto: persona que pilota una aeronave durante su trayectoria.

Pista: lugar del aeródromo donde las aeronaves efectúan los aterrizajes y losdespegues.Planeador: aerodino que no dispone de tracción mecánica.Presurizar: mantener una presión adecuada en el interior de una aeronavedurante el vuelo.Radar: sistema que mediante ondas radioeléctricas permite saber laposición de objetos.Reactor: motor que consigue la fuerza de empuje gracias a una corriente agran velocidad que circula en dirección contraria a la aeronave.Registrador de vuelo: registrador que favorece la investigación en caso deque la aeronave sufra incidentes o accidentes.

Retraso: atraso del despegue o el aterrizaje de una aeronave.Rodaje: movimiento de las aeronaves sobre sus ruedas por la pista delaeródromo.Rotor: sistema giratorio que permite volar a los helicópteros y aeronavessimilares.Rumbo: dirección horizontal de la aeronave respecto al norte. Sueleexpresarse en grados.Ruta: línea de vuelo comprendida entre un punto de origen y otro dedestino.Segmento en ruta: cada una de las partes que componen una ruta.Simulador de vuelo: véase entrenador sintético de vuelo.

Síndrome de la clase turista: trastorno que puede afectar a aquellaspersonas que realizan viajes aéreos de larga duración. Consiste en laaparición de coágulos de sangre en las piernas.Slot: tiempo designado a una compañía aérea para que efectúe susoperaciones de embarque y desembarque.Sustentación: fuerza que mantiene a una aeronave en posición de vuelo.Tab: elemento de la parte posterior de un aeroplano que reduce la fuerzaque debe aplicar el piloto sobre la palanca de mando.Tarifa: contraprestación económica que debe pagar el pasajero por efectuarun viaje.Tasa: contraprestación económica que debe pagar la compañía aérea al

aeropuerto por el uso de las instalaciones.Terminal: lugar de un aeropuerto destinado a que los pasajeros puedanacceder a los vuelos.Timón: cada una de las partes de una aeronave que permiten sudesplazamiento lateral, ascendente o descendente.Toque: primer contacto de la aeronave con la superficie terrestre en unaterrizaje.

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Torre de control: espacio de un aeropuerto destinado al control de losaterrizajes y despegues de los aviones.Tracción: fuerza que realiza un motor de hélices y que hace desplazarse a laaeronave.

Tránsito aéreo: cada una de las aeronaves que se encuentran en el área devuelo de un aeródromo y las que circulan por las pistas de maniobra.Tren de aterrizaje: dispositivo compuesto por ruedas que amortigua elcontacto de la aeronave con el suelo en un aterrizaje y le permite seguirrodando por la zona de maniobras.Túnel del viento: herramienta que estudia el efecto del aire en lasaeronaves.Turbulencia: movimientos desordenados del aire que hace que seprovoquen remolinos que viajan en las corrientes de aire.Ultraligero: aerodino deportivo que puede ser pilotado. Se caracteriza porsu poco peso y escaso consumo.

Umbral: primer tramo de la pista dedicada al aterrizaje.Vector: rumbo que se le da a una aeronave para guiarla a través de unradar.Velocidad aerodinámica: velocidad a la que se desplaza una aeronave enel aire.Viento relativo: corriente de aire provocada por el movimiento de laaeronave.Vuelo: desplazamiento de una aeronave desde el lugar de origen al dedestino.Vuelo chárter: vuelo que se alquila a una compañía y no está sujeto a lasmismas condiciones que uno regular.

Vuelo local: vuelo a un destino que se encuentra a una distancia inferior a50 kilómetros con el punto de origen.Vuelo regular: vuelo en el que se fijan con determinada antelación lasfechas, los horarios y las rutas.

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BIBLIOGRAFÍA

– Fundamentals of Aerodynamics, John D. Anderson, McGraw Hill, 5th

edition, 2010.– Aerodynamics for Engineering Students, E.L. Houghton and P.W.

Carpenter, Fifth edition published by Butterworth-Heinemann, 2006.– Aerodinámica y actuaciones del avión, Aníbal Isidro Carmona, Editorial

Paraninfo. 2006.– An introduction to aircraft performance, Mario Asselin, AIAA, 2008.

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Documents

Manual Aerodinamica V0.0