CONSTRUCCIÓN, PASO A PASO, VELERO RADIO CONTROL

“ONE CHALLENGE” – 3

PUBLICACION Nº 3, PERFILES ALARES, SUSTENTACION Y RESISTENCIA

(Como escogemos los perfiles alares y donde los podemos encontrar).

 

El perfil alar es, ni más ni menos que, una sección transversal de un ala, que, al desplazarse a través de un fluido, en este caso el aire, es capaz de crear una presión que genera sustentación.

Las principales partes de un perfil alar son:

  • El borde de ataque que es la zona donde incide la corriente del fluido.
  • El borde de salida o de fuga que es la zona de atrás del ala donde la corriente del fluido abandona el perfil.
  • El extradós que es la parte superior del Ala.
  • El intradós que es la parte inferior del Ala.

Los perfiles alares los podemos clasificar según su forma en:

  • Simétricos cuando el intradós y el extradós tienen la misma forma o curvatura, con relación al eje del perfil alar, el cual va desde el borde de ataque al borde de salida.
  • Asimétricos cuando las formas del intradós y del extradós difieren.

Debemos saber que Los perfiles simétricos, por lo general, nos proporcionaran más rapidez y agilidad que los asimétricos, los cuales son más lentos, pero nos ofrecen más control y mayor sustentación.

El perfil que he escogido para mi planeador es el CLARK “Y” AIRFOIL (clarky-il) Xfoil prediction polar at RE=100,000 Ncrit=9, este perfil tiene una curvatura considerable en el extradós y es casi plano en el intradós.

http://airfoiltools.com/, en esta página podéis acceder a una amplia biblioteca de perfiles alares, aplicaciones, información, etc. Es tan fácil como buscar el perfil que deseáis, seleccionarlo, y ya os aparecen todos los datos del mismo, incluso os podéis descargar un archivo con las coordenadas del perfil alar para dibujarlo, o podéis hacer lo que hice yo.

  1. En detalles, “Details”, pincháis en el enlace de la primera línea, “Airfoil:”, y os lleva a otra página.
  2. En esta página podéis ver el dibujo del perfil alar y también todos los datos sobre el mismo, si queréis las coordenadas solo las tenéis que seleccionar y copiarlas en el blog de notas, después, manualmente o con cualquier editor de dibujo las podéis dibujar.

En la tabla de datos, que aparece en la página principal del perfil alar seleccionado y que yo muestro posteriormente, con los mismos datos, obtendremos el dato del ángulo de ataque que es el ángulo que forma el eje del perfil alar con respecto a la dirección del fluido que incide en el borde de ataque.

El ángulo de ataque, (α), está relacionado directamente con el coeficiente de sustentación, (CI o Cz), y la resistencia, (Cd o Cx), ambos valores nos los da la tabla de datos que aparece en la descripción del perfil alar seleccionado. Si aumentamos el ángulo de ataque aumenta la resistencia y también la sustentación hasta alcanzar un punto, (CL max), que se corresponde con el ángulo donde el perfil nos ofrece mayor capacidad de planeo. A partir de aquí, si seguimos aumentando el ángulo de ataque la sustentación disminuirá bruscamente y entraremos en Perdida, este dato es también calculado en la tabla que se nos muestra.

                                                                               Cl max=CI/Cd

Otro concepto importante es la Mínima Velocidad de Descenso se calcula mediante la expresión (CI^(3/2)/Cd), o esta otra, (CI^3/Cd^2), Cuanto mayor sea esta relación, menor será la potencia necesaria y menor será la velocidad de descenso planeando. Este dato también nos lo dan calculado en la tabla.

Otros datos relacionados con el perfil alar son:

Numero Reynolds, es un numero adimensional utilizado en mecánica de fluidos, solo saber que para una aeronave pequeña tiene un valor de 100.000, será el que utilicemos para aeromodelismo, si queréis saber más sobre él, lo podéis encontrarlo en la Wikipedia.

CDP, es un coeficiente proporcional a la distancia a la que se encuentra el punto de sustentación, empuje vertical, del borde de ataque del ala, a mayor ángulo de ataque más cerca está el punto del borde de ataque.

Cm, este es un coeficiente de movimiento respecto al punto situado a un 25% de la cuerda del ala a partir del borde da ataque.

Os muestro el ejemplo de como seleccioné yo el ángulo de ataque:

Tomamos los datos de un perfil alar, los de la tabla de abajo, Numero Reynolds = 100,000 Nr.

El ángulo de 6, 75º es donde alcanzamos el punto de mayor eficacia donde tenemos mayor sustentación a mínima resistencia.

A 8, 50º tenemos el ángulo de ataque con mínima velocidad de descenso.

Podemos decir que tenemos sustentación desde un ángulo de -2, 50º hasta los 8, 50º, en la tabla de la web podéis ver todos los ángulos, entre los -2,50º y los 8,50º podemos elegir cualquier valor intermedio para nuestro modelo, para lo cual hay que tener en cuenta que a menor ángulo mayor velocidad y a mayor ángulo mayor sustentación, mayor resistencia y mejor planeo.

Como vemos en la tabla al resolver Cl max= (CI/CD), con los datos CI y Cd que nos da la tabla y son coeficientes propios de cada perfil alar, el máximo es 53,01, a partir de ahí, vemos que al incrementar el Angulo en Cl max. empieza a caer y perdemos sustentación.

Por otro lado, calculamos la mínima velocidad de descenso y vemos que empieza a caer al tener más Angulo de ataque con lo cual tomaré como ángulo de ataque máximo el valor más bajo que en este caso es de 6.75º.