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Aerodinámica de carbono
Los trabajos abarcan desde el desarrollo de métodos computacionales y experimentales para el análisis aerodinámico hasta estudios de conceptos de aeronaves no convencionales y nuevas arquitecturas para la optimización del diseño multidisciplinar. El laboratorio auxiliar de investigación de vuelo se dedica a estudiar configuraciones inusuales de aeronaves y conceptos novedosos de control de vuelo; allí se utilizan experimentos de vuelo con pequeñas aeronaves pilotadas a distancia e instrumentadas con ordenadores y sensores para aumentar los resultados de los estudios de diseño analítico.
Aerodinámica del ala de un avión
Los aviones son máquinas complejas. Cada una de sus partes debe trabajar conjuntamente no sólo para propulsar el avión, sino también para vencer la gravedad para que pueda volar. Las cuatro fuerzas del vuelo son el empuje, el peso, la sustentación y la resistencia.
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Un componente crucial de la aerodinámica de un avión es la fuerza de empuje. La fuerza de propulsión creada por la hélice o el rotor funciona para contrarrestar los efectos de dos de las otras cuatro fuerzas del vuelo: el peso y la resistencia.
La hélice de su avión genera empuje utilizando el principio de la Tercera Ley de Newton. La tercera ley de Newton establece que para cada acción habrá una reacción igual y opuesta. Una hélice o un motor a reacción que empuja el aire hacia atrás tendrá el efecto de hacer avanzar el avión a menos que alguna otra fuerza lo detenga.
Conceptos básicos de aerodinámica
En diciembre de 2003, para conmemorar el centenario del primer vuelo de los hermanos Wright, el New York Times publicó un artículo titulado “Staying Aloft; What Does Keep Them Up There?”. El objetivo del artículo era una simple pregunta: ¿Qué mantiene a los aviones en el aire? Para responderla, el Times recurrió a John D. Anderson, Jr., conservador de aerodinámica en el Museo Nacional del Aire y del Espacio y autor de varios libros de texto sobre el tema.
Lo que Anderson dijo, sin embargo, es que en realidad no hay acuerdo sobre lo que genera la fuerza aerodinámica conocida como sustentación. “No hay una respuesta sencilla para esto”, dijo al Times. La gente da diferentes respuestas a la pregunta, algunas con “fervor religioso”. Más de 15 años después de aquel pronunciamiento, sigue habiendo diferentes versiones de lo que genera la sustentación, cada una con su propio y considerable rango de celosos defensores. A estas alturas de la historia del vuelo, esta situación es ligeramente desconcertante. Al fin y al cabo, los procesos naturales de la evolución, trabajando sin sentido, al azar y sin ninguna comprensión de la física, resolvieron el problema mecánico de la sustentación aerodinámica para las aves que vuelan hace siglos. ¿Por qué debería ser tan difícil para los científicos explicar qué es lo que mantiene a las aves, y a los aviones, en el aire?
Se utilizaron dos paquetes de software para caracterizar la aerodinámica de cada RPT. El primero, LinAir, es un programa sencillo pero muy fiable que calcula las propiedades aerodinámicas a partir del modelo creado a partir de varios elementos individuales (paneles). Es capaz de generar el efecto de variar el ángulo de ataque y el ángulo de deslizamiento lateral (“túnel de viento virtual”), así como de introducir tasas de giro y desviar las superficies de control. LinAir fue desarrollado en 1982 por Ian Kroo, de la Universidad de Stanford, y desde entonces ha sido utilizado por muchas empresas como Boeing, AeroVironment, Northrop, Lockheed y la NASA para evaluar rápidamente diferentes conceptos de diseño novedosos.
La figura F muestra una distribución de fuerzas aerodinámicas para los 22 paneles y sirve como un buen medio de verificación visual del modelo (para una configuración simétrica la contribución de la fuerza debe ser simétrica con la mayoría de las fuerzas positivas).
Una vez creado y verificado el modelo base (nominal), se modifica para crear unos cuantos modelos más con las superficies de control (alerón, elevador y timón) desviadas, de modo que el modelo completo se compone de al menos diez archivos de entrada (uno neutral más tres para cada una de las tres superficies de control con diferentes ángulos de desviación).
