Un perfil aerodinámico ( inglés americano ) o perfil aerodinámico ( inglés británico ) es la forma de la sección transversal de un objeto cuyo movimiento a través de un gas es capaz de generar una sustentación significativa , como un ala , una vela o las palas de una hélice , rotor o turbina _
Un cuerpo sólido que se mueve a través de un fluido produce una fuerza aerodinámica . La componente de esta fuerza perpendicular a la velocidad relativa de la corriente libre se llama sustentación. La componente paralela a la velocidad relativa de la corriente libre se llama arrastre . Un perfil aerodinámico es una forma aerodinámica que es capaz de generar significativamente más sustentación que resistencia. [1] Los perfiles aerodinámicos diseñados para su uso a diferentes velocidades difieren en su geometría: aquellos para vuelos subsónicos generalmente tienen un borde de ataque redondeado , mientras que los diseñados para vuelos supersónicos tienden a ser más delgados con un borde de ataque afilado. Todos tienen un borde de fuga afilado. Láminasde función similar diseñados con agua como fluido de trabajo se denominan hidroalas .
La sustentación de una superficie aerodinámica es principalmente el resultado de su ángulo de ataque . Cuando se orienta en un ángulo adecuado, el perfil aerodinámico desvía el aire que se aproxima (para aeronaves de ala fija, una fuerza hacia abajo), lo que genera una fuerza sobre el perfil aerodinámico en la dirección opuesta a la desviación. Esta fuerza se conoce como fuerza aerodinámica y se puede descomponer en dos componentes: sustentación y arrastre . La mayoría de las formas de las láminas requieren un ángulo de ataque positivo para generar sustentación, pero las superficies aerodinámicas combadas pueden generar sustentación con un ángulo de ataque cero. Este "giro" del aire en la vecindad de la superficie aerodinámica crea líneas de corriente curvas., lo que resulta en una presión más baja en un lado y una presión más alta en el otro. Esta diferencia de presión está acompañada por una diferencia de velocidad, a través del principio de Bernoulli , por lo que el campo de flujo resultante alrededor de la superficie aerodinámica tiene una velocidad promedio más alta en la superficie superior que en la superficie inferior. En algunas situaciones (p. ej. , flujo potencial no viscoso ), la fuerza de sustentación se puede relacionar directamente con la diferencia de velocidad promedio entre la parte superior e inferior sin calcular la presión utilizando el concepto de circulación y el teorema de Kutta-Joukowski . [a] [2] [3] [b]
Las alas y los estabilizadores de los aviones de ala fija , así como las palas de los rotores de los helicópteros , se construyen con secciones transversales en forma de superficie aerodinámica. Los perfiles aerodinámicos también se encuentran en hélices, ventiladores , compresores y turbinas . Las velas también son perfiles aerodinámicos, y las superficies subacuáticas de los veleros, como la orza , el timón y la quilla , tienen una sección transversal similar y funcionan según los mismos principios que los perfiles aerodinámicos. Las criaturas nadadoras y voladoras e incluso muchas plantas y organismos sésiles emplean superficies aerodinámicas/hidroalas: ejemplos comunes son las alas de las aves, los cuerpos de los peces y la forma de los dólares de arena .. Un ala en forma de perfil aerodinámico puede generar carga aerodinámica en un automóvil u otro vehículo motorizado, lo que mejora la tracción .
Cuando el viento es obstruido por un objeto como una placa plana, un edificio o la cubierta de un puente, el objeto experimentará resistencia y también una fuerza aerodinámica perpendicular al viento. Esto no significa que el objeto califique como perfil aerodinámico. Los perfiles aerodinámicos son formas de elevación altamente eficientes, capaces de generar más sustentación que las placas planas de tamaño similar de la misma área, y capaces de generar sustentación con una resistencia significativamente menor. Los perfiles aerodinámicos se utilizan en el diseño de aeronaves, hélices, palas de rotor, turbinas eólicas y otras aplicaciones de la ingeniería aeronáutica.