Levantar (fuerza)


Un fluido que fluye alrededor de la superficie de un objeto ejerce una fuerza sobre él. La sustentación es el componente de esta fuerza que es perpendicular a la dirección del flujo que se aproxima. [1] Contrasta con la fuerza de arrastre , que es el componente de la fuerza paralela a la dirección del flujo. El ascensor actúa convencionalmente hacia arriba para contrarrestar la fuerza de la gravedad , pero puede actuar en cualquier dirección en ángulo recto con el flujo.

Si el fluido circundante es aire, la fuerza se llama fuerza aerodinámica . En agua o cualquier otro líquido, se llama fuerza hidrodinámica .

El levantamiento dinámico se distingue de otros tipos de levantamiento en fluidos. Aerostática ascensor o la flotabilidad , en el que un fluido interno es más ligero que el líquido que rodea, no requiere movimiento y es utilizado por globos, dirigibles, dirigibles, barcos y submarinos. El elevador de planeo , en el que solo la parte inferior del cuerpo se sumerge en un flujo de líquido, es utilizado por lanchas a motor, tablas de surf, windsurfistas, veleros y esquís acuáticos.

Un fluido que fluye alrededor de la superficie de un objeto sólido aplica una fuerza sobre él. No importa si el objeto se mueve a través de un fluido estacionario (p. Ej., Un avión que vuela por el aire) o si el objeto está estacionario y el fluido se mueve (p. Ej., Un ala en un túnel de viento) o si ambos se mueven (p. Ej. un velero que usa el viento para avanzar). La sustentación es el componente de esta fuerza que es perpendicular a la dirección del flujo que se aproxima. [1] La sustentación siempre va acompañada de una fuerza de arrastre , que es el componente de la fuerza superficial paralela a la dirección del flujo.

La sustentación se asocia principalmente con las alas de los aviones de ala fija , aunque se genera más ampliamente por muchos otros cuerpos aerodinámicos como hélices , cometas , rotores de helicópteros , alas de autos de carreras , velas marítimas , turbinas de viento y quillas de veleros , timones de barcos. e hidroalas en agua. El ascensor también lo utilizan los animales que vuelan y se deslizan , especialmente las aves , los murciélagos y los insectos., e incluso en el mundo vegetal por las semillas de ciertos árboles. [2] Si bien el significado común de la palabra " elevación " asume que la elevación se opone al peso, la elevación puede ser en cualquier dirección con respecto a la gravedad, ya que se define con respecto a la dirección del flujo más que a la dirección de la gravedad. Cuando un avión navega en vuelo recto y nivelado, la mayor parte de la sustentación se opone a la gravedad. [3] Sin embargo, cuando un avión es la escalada , descendente , o la banca en un giro del ascensor está inclinado con respecto a la vertical. [4] La sustentación también puede actuar como carga aerodinámica en algunas maniobras acrobáticas., o en el ala de un coche de carreras. El ascensor también puede ser en gran parte horizontal, por ejemplo, en un barco de vela.

La sustentación que se analiza en este artículo se relaciona principalmente con los perfiles aerodinámicos, aunque los hidroalas marinos y las hélices comparten los mismos principios físicos y funcionan de la misma manera, a pesar de las diferencias entre el aire y el agua, como la densidad, la compresibilidad y la viscosidad.


El planeador Wright 1902 muestra su elevación tirando hacia arriba
La sustentación se define como el componente de la fuerza aerodinámica que es perpendicular a la dirección del flujo y la resistencia es el componente que es paralelo a la dirección del flujo.
Una sección transversal de un ala define una forma aerodinámica.
Cuando una superficie aerodinámica genera sustentación, desvía el aire hacia abajo y, para ello, debe ejercer una fuerza descendente sobre el aire. La tercera ley de Newton requiere que el aire ejerza la misma fuerza hacia arriba sobre la superficie aerodinámica.
Una ilustración de la explicación incorrecta del tiempo de tránsito igual de la sustentación del perfil aerodinámico. [8]
Aerodinámica y tubos de flujo alrededor de una superficie aerodinámica que genera sustentación. Tenga en cuenta los tubos de flujo más estrechos arriba y los tubos de flujo más anchos abajo.
Ángulo de ataque de un perfil aerodinámico
Un perfil aerodinámico con comba en comparación con un perfil aerodinámico simétrico
Flujo de aire que se separa de un ala en un alto ángulo de ataque.
Fluir alrededor de un perfil aerodinámico: los puntos se mueven con el flujo. Los puntos negros están en porciones de tiempo , que se dividen en dos, una parte superior e inferior, en el borde de ataque. Una marcada diferencia de velocidad entre las líneas de corriente de la superficie superior e inferior se muestra con mayor claridad en la animación de la imagen, con los marcadores superiores llegando al borde de salida mucho antes que los inferiores. Los colores de los puntos indican líneas aerodinámicas .
Campo de presión alrededor de una superficie aerodinámica. Las líneas son isobaras de igual presión a lo largo de su longitud. Las flechas muestran la diferencia de presión de alta (rojo) a baja (azul) y, por lo tanto, también la fuerza neta que hace que el aire se acelere en esa dirección.
Comparación de un patrón de flujo sin elevación alrededor de un perfil aerodinámico; y un patrón de flujo de elevación consistente con la condición de Kutta en el que el flujo sale suavemente del borde de fuga
Componente de circulación del flujo alrededor de un perfil aerodinámico.
Sección transversal de una combinación de ala y cuerpo de un avión que muestra las isobaras del flujo de elevación tridimensional
Sección transversal de una combinación de ala y cuerpo de un avión que muestra los vectores de velocidad del flujo de elevación tridimensional
Cálculo de Euler de un vórtice de punta que se eleva desde la hoja de vorticidad arrastrada
Vista en planta de un ala que muestra el sistema de vórtice de herradura
Controle los volúmenes de diferentes formas que se han utilizado para analizar el equilibrio de impulso en el flujo 2D alrededor de una superficie aerodinámica de elevación. Se supone que la superficie aerodinámica ejerce una fuerza descendente -L 'por unidad de espacio en el aire, y las proporciones en las que esa fuerza se manifiesta como flujos de momento y diferencias de presión en el límite exterior se indican para cada forma diferente de volumen de control.
Ilustración de la distribución de la presión más alta que la ambiental en el suelo debajo de un avión en vuelo subsónico