Camber (aerodinámica)

En aeronáutica e ingeniería aeronáutica , la curvatura es la asimetría entre las dos superficies de actuación de un perfil aerodinámico , siendo la superficie superior de un ala (o, en consecuencia, la superficie frontal de una pala de hélice) comúnmente más convexa ( curvatura positiva ). Un perfil aerodinámico que no está curvado se denomina perfil aerodinámico simétrico . Los beneficios del cambering fueron descubiertos y utilizados por primera vez por George Cayley a principios del siglo XIX. ^[1]

Resumen

La curvatura generalmente se diseña en un perfil aerodinámico para maximizar su coeficiente de sustentación . Esto minimiza la velocidad de pérdida de los aviones que utilizan el perfil aerodinámico. Un avión con alas arqueadas tendrá una velocidad de pérdida más baja que un avión con una carga alar similar y alas aerodinámicas simétricas.

Un diseñador de aeronaves también puede reducir el ángulo de ataque de la sección exterior de las alas. Esto asegura que, cuando el avión se acerca a la pérdida, la raíz del ala se detiene antes que la punta, lo que le da al avión resistencia al giro y mantiene la efectividad de los alerones cerca de la pérdida. ^{[ cita requerida ]}

Un diseño curvado reciente se llama perfil aerodinámico supercrítico . Se utiliza para vuelos casi supersónicos y produce una mayor relación de sustentación a arrastre en un vuelo casi supersónico que las superficies aerodinámicas tradicionales. Las aspas aerodinámicas supercríticas emplean una superficie superior aplanada, una sección de popa muy arqueada (curvada) y un radio de borde de ataque mayor en comparación con las formas tradicionales de las aspas aerodinámicas. Estos cambios retrasan el inicio del arrastre de las olas .

Definición

Se dice que un perfil aerodinámico tiene una curvatura positiva si su superficie superior (o en el caso de una turbina motriz o pala de hélice, su superficie delantera) es la más convexa. La curvatura es una propiedad compleja que se puede caracterizar más completamente por la línea de curvatura de un perfil aerodinámico , la curva Z (x) que está a mitad de camino entre las superficies superior e inferior, y la función de espesor T (x) , que describe el grosor de los perfiles aerodinámicos en cualquier Punto dado. Las superficies superior e inferior se pueden definir de la siguiente manera:

${\displaystyle Z_{\text{upper}}(x)=Z(x)+{\frac {1}{2}}T(x)}$

${\displaystyle Z_{\text{lower}}(x)=Z(x)-{\frac {1}{2}}T(x)}$

Ejemplo: un perfil aerodinámico con línea de comba reflejada

Un perfil aerodinámico con caída refleja.

Un perfil aerodinámico donde la línea de comba se curva hacia arriba cerca del borde de fuga se llama un plano aerodinámico de comba reflejada. Un perfil aerodinámico de este tipo es útil en ciertas situaciones, como con aviones sin cola , porque el momento sobre el centro aerodinámico del perfil aerodinámico puede ser 0. Una línea de comba para un perfil aerodinámico de este tipo se puede definir de la siguiente manera ( tenga en cuenta que las líneas sobre las variables indican que no han sido dimensionalizados dividiéndolos por el acorde ):

${\displaystyle {\overline {Z}}(x)=a\left[\left(b-1\right){\overline {x}}^{3}-b{\overline {x}}^{2}+{\overline {x}}\right]}$

A la derecha se muestra un perfil aerodinámico con una línea de comba reflejada. Se utilizó la distribución de espesor para un perfil aerodinámico de la serie NACA 4 , con una relación de espesor del 12%. La ecuación para esta distribución de espesores es:

${\displaystyle {\overline {T}}(x)={\frac {t}{0.2}}\left(0.2969{\sqrt {\overline {x}}}-0.1260{\overline {x}}-0.3516{\overline {x}}^{2}+0.2843{\overline {x}}^{3}-0.1015{\overline {x}}^{4}\right)}$

Donde t es la relación de espesores.

Ver también

• Acorde
• Perfil aerodinámico NACA
• Resistencia aerodinámica
• Eje de elevación cero

Referencias

1. Rumerman, Judy (sin fecha). "Sir George Cayley: hacer práctica la aviación" . Comisión del Centenario de Vuelo —Historia de Vuelo . Sociedad Histórica de Aviación Estadounidense . Consultado el 2 de septiembre de 2019 . Los experimentos que comenzó a realizar en 1804 le permitieron aprender más sobre la aerodinámica y las estructuras de las alas utilizando un dispositivo de brazo giratorio. Cayley observó que las aves volaban largas distancias simplemente girando las superficies arqueadas de sus alas y dedujo que las máquinas de alas fijas volarían si las alas estuvieran arqueadas. Esta fue la primera prueba científica de las aspas aerodinámicas como parte de la aeronave que está diseñada para producir sustentación.

Fuentes

• Libro de texto digital de aerodinámica de escritorio . Consultado el 7 de septiembre de 2008.
• Teoría de las secciones del ala , Ira H. Abbott y Albert E. von Doenhoff (Publicaciones de Dover-1959) ISBN 0-486-60586-8