Aeroelasticidad
La aeroelasticidad es la rama de la física y la ingeniería que estudia las interacciones entre las fuerzas de inercia , elásticas y aerodinámicas que ocurren mientras un cuerpo elástico está expuesto a un flujo de fluido . El estudio de la aeroelasticidad puede clasificarse en términos generales en dos campos: la aeroelasticidad estática que se ocupa de la respuesta estática o de estado estable de un cuerpo elástico al flujo de un fluido; y aeroelasticidad dinámica que se ocupa de la respuesta dinámica (típicamente vibratoria ) del cuerpo.
Las aeronaves son propensas a los efectos aeroelásticos porque deben ser livianas y soportar grandes cargas aerodinámicas. Las aeronaves están diseñadas para evitar los siguientes problemas aeroelásticos:
Los problemas de aeroelasticidad se pueden prevenir ajustando la masa, la rigidez o la aerodinámica de las estructuras que se pueden determinar y verificar mediante el uso de cálculos, pruebas de vibración del suelo y pruebas de aleteo de vuelo . El aleteo de las superficies de control generalmente se elimina mediante la colocación cuidadosa de los balances de masa .
La síntesis de la aeroelasticidad con la termodinámica se conoce como aerotermoelasticidad , y su síntesis con la teoría de control se conoce como aeroservoelasticidad .
El segundo fallo del avión prototipo de Samuel Langley en el Potomac se atribuyó a efectos aeroelásticos (en concreto, divergencia torsional). [1] Uno de los primeros trabajos científicos sobre el tema fue la Teoría de la estabilidad de un avión rígido de George Bryan , publicada en 1906. [2] Los problemas con la divergencia torsional plagaron a los aviones en la Primera Guerra Mundial y se resolvieron en gran medida mediante pruebas y error y rigidez ad hoc del ala. El primer caso registrado y documentado de aleteo en una aeronave fue el que le ocurrió a un Handley Página O/400bombardero durante un vuelo en 1916, cuando sufrió una violenta oscilación de cola, lo que provocó una distorsión extrema del fuselaje trasero y los elevadores se movieron asimétricamente. Aunque la aeronave aterrizó sin problemas, en la investigación posterior se consultó a FW Lanchester . Una de sus recomendaciones fue que los ascensores izquierdo y derecho deberían estar conectados rígidamente por un eje rígido, lo que posteriormente se convertiría en un requisito de diseño. Además, se pidió al Laboratorio Nacional de Física (NPL) que investigara teóricamente el fenómeno, lo que posteriormente llevaron a cabo Leonard Bairstow y Arthur Fage . [2]
En 1926, Hans Reissner publicó una teoría de la divergencia de las alas, lo que llevó a una mayor investigación teórica sobre el tema. [1] El término aeroelasticidad en sí mismo fue acuñado por Harold Roxbee Cox y Alfred Pugsley en el Royal Aircraft Establishment (RAE), Farnborough a principios de la década de 1930. [2]
