Módulo 9 MECÁNICA DEL VUELO...2. SISTEMAS DE REFERENCIA: Sistema de ejes Horizonte Local F h...
Transcript of Módulo 9 MECÁNICA DEL VUELO...2. SISTEMAS DE REFERENCIA: Sistema de ejes Horizonte Local F h...
Módulo 9 ÁMECÁNICA DEL VUELO
Primera parte: INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN
1.VISIÓN GENERAL:
3
2. SISTEMAS DE REFERENCIA:Sistema de ejes Horizonte Local Fh Sistema de ejes Viento Fw
•Origen en el centro de masas del avión•X ligado en cada instante al vector velocidad•Xw ligado en cada instante al vector velocidad aerodinámica del avión•Zw en el plano de simetría, orientado hacia abajo en la actitud normal del avión, perpendicular a Xw•Y completa el triedo a derechas•Yw completa el triedo a derechas
Ángulo de asiento de la velocidad ɤ:
Ángulo de asiento del avión θ:Sistema de ejes Cuerpo Fb
Ángulo de asiento del avión θ:
Ángulo de balance del avión ϕ:
Ángulo de ataque α:Ángulo de ataque α:
Ángulo de resbalamiento β:
4
2. SISTEMAS DE REFERENCIA:Sistema de ejes Horizonte Local Fh Sistema de ejes Viento Fw
•Origen en el centro de masas del avión•X ligado en cada instante al vector velocidad•Xw ligado en cada instante al vector velocidad aerodinámica del avión•Zw en el plano de simetría, orientado hacia abajo en la actitud normal del avión, perpendicular a Xw•Y completa el triedo a derechas•Yw completa el triedo a derechas
Ángulo de asiento de la velocidad ɤ:
Ángulo existente entre el vectorSistema de ejes Cuerpo Fb
Ángulo existente entre el vector velocidad aerodinámica (eje xw ) y su proyección sobre el plano horizontal
5
2. SISTEMAS DE REFERENCIA:Sistema de ejes Horizonte Local Fh Sistema de ejes Viento Fw
•Origen en el centro de masas del avión•X ligado en cada instante al vector velocidad•Xw ligado en cada instante al vector velocidad aerodinámica del avión•Zw en el plano de simetría, orientado hacia abajo en la actitud normal del avión, perpendicular a Xw•Y completa el triedo a derechas•Yw completa el triedo a derechas
Ángulo de asiento del avión θ:
Ángulo existente entre el eje x del aviónSistema de ejes Cuerpo Fb
Ángulo existente entre el eje xb del avión y su proyección sobre el plano horizontal
6
2. SISTEMAS DE REFERENCIA:Sistema de ejes Horizonte Local Fh Sistema de ejes Viento Fw
•Origen en el centro de masas del avión•X ligado en cada instante al vector velocidad•Xw ligado en cada instante al vector velocidad aerodinámica del avión•Zw en el plano de simetría, orientado hacia abajo en la actitud normal del avión, perpendicular a Xw•Y completa el triedo a derechas•Yw completa el triedo a derechas
Ángulo de balance del avión ϕ:
Ángulo existente entre el eje y y laSistema de ejes Cuerpo Fb
Ángulo existente entre el eje yb y la intersección del plano yb zb con el plano horizontal
7
2. SISTEMAS DE REFERENCIA:Sistema de ejes Horizonte Local Fh Sistema de ejes Viento Fw
•Origen en el centro de masas del avión•X ligado en cada instante al vector velocidad•Xw ligado en cada instante al vector velocidad aerodinámica del avión•Zw en el plano de simetría, orientado hacia abajo en la actitud normal del avión, perpendicular a Xw•Y completa el triedo a derechas•Yw completa el triedo a derechas
Ángulo de ataque α:
Ángulo existente entre la proyecciónSistema de ejes Cuerpo Fb
Ángulo existente entre la proyección del vector velocidad aerodinámica (xw) sobre el plano de simetría del avión y el eje xb
8
2. SISTEMAS DE REFERENCIA:Sistema de ejes Horizonte Local Fh Sistema de ejes Viento Fw
•Origen en el centro de masas del avión•X ligado en cada instante al vector velocidad•Xw ligado en cada instante al vector velocidad aerodinámica del avión•Zw en el plano de simetría, orientado hacia abajo en la actitud normal del avión, perpendicular a Xw•Y completa el triedo a derechas•Yw completa el triedo a derechas
Ángulo de resbalamiento β:
Ángulo existente entre el vectorSistema de ejes Cuerpo Fb
Ángulo existente entre el vector velocidad aerodinámica (xw) y su proyección sobre el plano de simetría del avión
9
S d Segunda parte:ACTUACIONES DE LOS AVIONES ACTUACIONES DE LOS AVIONES
CON MOTOR A REACCIÓN
1. ECUACIONES DEL MOVIMIENTO:
VWTL cossin2
dtdVmWDT
rmWTL
T
cT
sincos
cossin
dt
Para vuelo recto (rc=∞) horizontal(γ=0) no acelerado se tiene (T<<L y εT<<1):
LCLW
11D
L
CC
DL
TW
2. VUELO HORIZONTAL ÍRECTILÍNEO Y UNIFORME:
12 V.H.R.U: Empuje necesario
V.H.R.U: Vuelo en primer y segundo régimen
13V.H.R.U: Efecto de la altitud de vuelo
Potencia disponible. (Motor a reacción)
V.H.R.U: Potencia necesaria y potencia disponible
14
potencia disponible
3. ACTUACIONES INTEGRALES:
iL
WW
cc
cE
ln1
L
fDej
WWcR
Wcc
2
1122 gmf
15
fiej
WWccS
RD
2 T
c fej donde:
4. ASCENSO Y DESCENSO ÍRECTILÍNEO UNIFORME:
16
5. VIRAJE EN UN PLANO HORIZONTAL:
rVmL sin
2
dVmDT
WLrc
cos
ϴ
dtmDT
ngVR
12
2
Vng 12
Nota: ecuaciones expresadas en ejes intrínsecos al movimiento
17
6. PULL-UP EN UN PLANO VERTICAL:
VPara :0
2
ngngVR
)1()1(
V
nngrandesnPara 1:
SW
gCR
g
L
2
SW
nCg L
2
18
7. DIAGRAMA V-n:
•Aviones acrobáticos: -4 ≤ n ≤ 9
• Aviones pequeños: -2 ≤ n ≤ 3.8
• Aviones de transporte muy grandes:-1 ≤ n ≤ 2.5
Diagrama de maniobras para un
• VS ≡ velocidad de entrada en pérdida
• VA ≡ velocidad de maniobra de proyectog ppeso y altitud dados • VC ≡ velocidad de crucero de proyecto
• VD ≡ velocidad de picado de proyecto
• VS ≡ velocidad de flaps de proyecto
19
S p p y
7.2 Efecto de la altitud y del peso :h=15000ft Sea Level
W=100.000N
h=10000ftSea Level
W=130.000N
20
8. CURVA POLAR PARA DISTINTOS Nº MACH:
21
8.1. Curvas de parámetros corregidos:
Sustentación y resistencia aerodinámicas:
SKMSML 2221 Interesará transformar las
DD
LL
ScKMScMaD
ScKMScMaL
2220
2220
212
curvas de empuje y resistenciapara que aparezcan estos
á t id L/δ2 parámetros corregidos L/δ yW/δ
22
8.2. Actuaciones 8.2. Actuaciones en ascenso:
23
8.3. Actuaciones 8.3. Actuaciones en descenso:
24
8.4. Actuaciones integrales( f d ibilid d)(efectos de compresibilidad):
dWacMds L 0
dWcdt
WccMds
L
ejD
1
Wccdt
ejD
25
9 RESUMEN DE LA ACTUACIONES 9. RESUMEN DE LA ACTUACIONES INTEGRALES CON MOTOR A REACCIÓN
26
Tercera parte: Tercera parte: ACTUACIONES DE LOS AVIONES
CON MOTOR ALTERNATIVO Y ÉHÉLICE
1. POTENCIA DISPONIBLE:
HPhKgó
JNespecíficoconsumoC
PP
ep
hmD
)/(
HPhsJsp .)/.(
28
2. VUELO HORIZONTAL ÍRECTILÍNEO Y UNIFORME
29
2.1 Vuelo en primer y segundo régimen:p y g g
30
3. ASCENSO RECTILÍNEO Y UNIFORME:
31
4. DESCENSO RECTILÍNEO Y UNIFORME:
32
5. ACTUACIONES INTEGRALES:
Fórmulas de Breguet para Fórmulas de Breguet para motor alternativo +hélice
0l WCR Lh
2
12
123
1
0
2
ln
WWSCE
WW
CC
CR
Lh
D
L
ep
h
2
02
12 WWSCC
EDep
33
Cuarta parte: ACTUACIONES ENACTUACIONES EN
DESPEGUE Y ATERRIZAJEDESPEGUE Y ATERRIZAJE
1. ACTUACIONES EN DESPEGUE:
)( LWDTF r
Puede obtenerse una expresión aproximada de la distancia de despegue haciendo uso de las siguientes hipótesis:
El j d l t ti t t• El empuje del motor se mantiene constante• Se considera un valor medio de [D+μr(W-L)] • Considerando como velocidad de despegue la velocidad de entrada en pérdida p g pincrementada en un 20%
WS 44.1 2
35
medrLmáxLO LWDTSCg
S)(
Variación de fuerzas durante el despegue:
36
1. ACTUACIONES EN ATERRIZAJE:
medr LWDF )(
Puede obtenerse una expresión aproximada de la carrera de aterrizaje haciendo uso de las siguientes hipótesis:
S id l di d [D+ (W L)] • Se considera un valor medio de [D+μr(W-L)] • Considerando como velocidad de aterrizaje la velocidad de entrada en pérdida incrementada en un 30%
medrLmáxL LWDSCg
WS)(
69.1 2
37
Variación de fuerzas durante el aterrizaje:f j
38