Mecánica de vuelo

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La mecánica de vuelo es el estudio del movimiento del medio aéreo o espacial de un vehículo. Para comprender la mecánica del vuelo, el primer paso es analizar las fuerzas a las que está sometido el aerodino.

Fortalezas

Un aerodino está sujeto a la gravedad (peso). Cuando se mueve en un fluido, recibe viento de velocidad o "viento relativo" que determina las fuerzas aerodinámicas. Cuando está motorizado, también hay una fuerza de propulsión. Entonces tenemos :

• el peso, vertical;
• la resultante de las fuerzas aerodinámicas o RFA (fuerzas de presión y fricción), que varía proporcionalmente al cuadrado de la velocidad y se compone de:
  • la resistencia , paralela al viento relativo;
  • la sustentación , perpendicular al viento relativo.
• el empuje de los motores ( hélice , turborreactor , motor cohete ,  etc. ), generalmente paralelo al eje del avión;

Subir vuelo, nivelar el vuelo

Las fuerzas que actúan sobre la aeronave son:

• Peso ;
• El aprendiz;
• La sustentación cuya componente vertical se opone al peso, y cuya componente paralela al viento relativo se suma a la resistencia;
• El empuje.

La peculiaridad del nivel, en comparación con el ascenso y el descenso, es que la elevación, perpendicular al viento relativo, es entonces vertical, igual y opuesta al peso.

En el caso de vuelo nivelado a velocidad constante, el empuje generado por el motor o motores compensa las fuerzas de arrastre generadas por toda la aeronave (fuselaje, alas de cola, etc.)

El nivel se controla manteniendo una actitud mostrada utilizando referencias externas o el horizonte artificial.

Vuelo de descenso sin motor

Las fuerzas que actúan sobre el avión o planeador son:

• Peso ;
• El aprendiz;
• Levantamiento cuya componente vertical es opuesta al peso, y cuya componente paralela al viento relativo es un empuje opuesto al arrastre

Marcas y ángulos

Cada disciplina tiene sus propias convenciones; puede cambiar de un tipo de convención a otro utilizando fórmulas de conversión. Distinguiremos aquí:

• la referencia absoluta ( está orientada al norte, oeste y verticalmente; en la práctica es la referencia vinculada al suelo)(GRAMO,X0,y0,z0){\ Displaystyle {\ big (} G, x_ {0}, y_ {0}, z_ {0} {\ big)}}X0{\ Displaystyle x_ {0}}y0{\ Displaystyle y_ {0}}z0{\ Displaystyle z_ {0}}
• la referencia vinculada al avión ( está orientada hacia el frente, hacia el ala izquierda)(GRAMO,XB,yB,zB){\ Displaystyle {\ big (} G, x_ {b}, y_ {b}, z_ {b} {\ big)}}XB{\ Displaystyle x_ {b}}yB{\ Displaystyle y_ {b}}
• la referencia vinculada a la velocidad (viento relativo)  ; esta referencia es conveniente para escribir las fuerzas aerodinámicas ( admite el vector de velocidad)(GRAMO,Xv,yv,zv){\ Displaystyle {\ big (} G, x_ {v}, y_ {v}, z_ {v} {\ big)}}Xv{\ Displaystyle x_ {vb}}

A partir del cual definimos (en orden ):

• En el plano (vista superior), dice Lacet  :πX=(X0,y0){\ Displaystyle \ pi _ {x} = (x_ {0}, y_ {0})}

1. el rumbo de la aeronave define su orientación con respecto al norte:Ψ{\ Displaystyle \ Psi}Ψ=(X0,X)^{\ Displaystyle \ Psi = {\ widehat {(x_ {0}, x)}}}
2. el deslizamiento lateral define la orientación del avión en relación con su dirección:β{\ Displaystyle \ beta}β=(Xv,X)^{\ Displaystyle \ beta = {\ widehat {(x_ {v}, x)}}}

• En el plano (vista lateral), dice Pitch  :πX=(X0,z0){\ Displaystyle \ pi _ {x} = (x_ {0}, z_ {0})}

1. la incidencia entre el viento relativo y la cuerda de referencia del perfil:α{\ Displaystyle \ alpha}α=(Xv,XB)^{\ Displaystyle \ alpha = {\ widehat {(x_ {v}, x_ {b})}}}
2. la pendiente entre el eje de desplazamiento y la horizontal:γ{\ Displaystyle \ gamma}γ=(Xv,X0)^{\ Displaystyle \ gamma = {\ widehat {(x_ {v}, x_ {0})}}}
3. la actitud entre el eje del avión y la horizontal:θ{\ Displaystyle \ theta}θ=(XB,X0)^{\ Displaystyle \ theta = {\ widehat {(x_ {b}, x_ {0})}}}

• En la toma (vista trasera), dice Roulis  :πX=(y,z){\ Displaystyle \ pi _ {x} = (y, z)}

1. la inclinación entre el eje transversal del avión y la horizontal:Φ{\ Displaystyle \ Phi}Φ=(y0,yB)^{\ Displaystyle \ Phi = {\ widehat {(y_ {0}, y_ {b})}}}

El ángulo también se llama incidencia o ángulo de ataque . α{\ Displaystyle \ alpha}

Nota: el ángulo de ataque es el ángulo formado entre la cuerda de referencia del perfil del ala y el viento relativo, mientras que la actitud es el ángulo formado entre el eje del avión y el horizonte.

Dinámica de vuelo longitudinal

Dinámica de vuelo transversal

Notas y referencias

1. ver Aerodinámica
2. ver propulsión de aeronaves

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