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Aerodinámica Básica

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Primero que todo debes tener presente que un aeromodelo no es un juguete, es un avión a escala, el cual se rige por las mismas leyes de física, que actúan sobre cualquier avión convencional. Cuanto mayor es la velocidad alcanzada por el aeromodelo, mayor es la enegía cinética que acumula, por lo tanto, es mayor el daño que puede ocasionar si choca contra un objeto o peor aún contra una persona; por esto debes aprender sobre aeromodelos de entrenamiento (lentos y dóciles) antes de avanzar a modelos más veloces, los cuales requieren de mayor destreza.

 

Ejes de Rotación  
 

Ejes de Rotación

El aeromodelo puede rotar sobre tres ejes (son los ejes de cualquier objeto tridimensional). El eje longitudinal o de giro(atraviesa el aeromodelo de adelante hasta atrás), transversal o de inclinación(atraviesa el aeromodelo de un lado al otro) y vertical o de derrape (atravieza el aeromodelo de arriba a abajo). El centro de gravedad del aeromodelo es el que determina la intersección de estos ejes.

Fuerzas  
 

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Sobre el aeromodelo actúan cuatro fuerzas, cada una tiene su correspondiente fuerza contraria que se le opone. Cuando aumenta una con relación a las otras, producen reacciones de movimiento sobre el aeromodelo. Si una fuerza es de igual magnitud que la que se le opone, no hay movimiento sobre el eje en el que actúan.

Estas fuerzas son:

Empuje (avance), actúa sobre el eje longitudinal desde atrás hacia adelante.

Resistencia al avance, actúa sobre el eje longitudinal desde adelante hacia atrás.

Peso, actúa sobre el eje vertical desde arriba hacia abajo.

Sustentación, actúa sobre el eje vertical desde abajo hacia arriba.

El peso, generalmente permanece invariable (constante), por lo tanto es una fuerza que siempre conoceremos.

La sustentación está dada por el diseño del ala (plano de sustentación). El diseño de su perfil, es el que da las caracteristicas para dicha sustentación.

El empuje, está dado por el motor (o sistema de propulsión), el cual hace girar la hélice desplazando una determinada cantidad de aire hacia atrás. Cuanto mayor es el aire desplazado (más revoluciones del motor) mayor es el empuje (avance del aeromodelo).

La resistencia la provee el aire (moleculas de)por el cual se desplaza el modelo

Dar la vuelta  
  Para hacer que un cuerpo el cual se mueve sobre una línea recta voltee, una fuerza debe ser aplicada sobre uno de sus lados. En un avión, lo mejor para lograr esto, es utilizar las alas. Para esto, giramos el avión hacia el lado que queremos voltear, parte de la sustentación del ala, empuja el avión hacia ese lado y entonces voltea.

Para efectuar un giro, utilizamos los alerones (esas pequeñas porciones movibles hacia los extremos del ala en el borde de fuga), los cuales actuan de manera inversa uno al otro, es decir, mientras uno se inclina hacia arriba, el otro, en el mismo grado se inclina hacia abajo.

Una vez que estamos en el proceso, debemos mantener la nariz en el ángulo correcto, para que fluya el aire en la dirección correcta permitiendo que el ala mantenga su sustentación, esto lo logramos subiendo un poco la nariz, mediante el elevador. Resumiendo, para voltear, giramos el avión mediante los alerones, e inmediatamente, subimos la nariz con el elevador.

Que pasa si nuestro aeromodelo NO tiene alerones? Sencillo, utilizamos el timón de cola, pero para que esto funcione bien, el plano principal (alas), debe tener configuración dihedro, esto es, que las alas, en su unión, formen un ángulo menor de 180 grados( \ /), mirándola de frente, se asemeja a una letra V pero bastante abierta. Así, cuando aplicamos el timón hacia la derecha, la cola derrapa hacia la izquierda, haciendo que la mitad izquierda aumente su ángulo de ataque, lo cual hace que el avión gire hacia la derecha.

Pero definitivamente, cuando empieces a volar, es mejor que lo hagas con un aeromodelo dotado con alerones, disfrutarás más de los vuelos.

La pérdida  
  Si empiezas a volar cada vez más lento, llegarás a un punto en el cual, la sustentación del ala es menor a la resistencia y por consiguiente, el avión entrará en pérdida y comenzará a caer, dejándolo de hacer en el momento que la sustentación aumente y venza la resistencia. Para lograr esto, incrementamos las revoluciones del motor y bajamos un poco la nariz (no es necesario si está cayendo), así hacemos que el aire fluya sobre el ala a mayor velocidad, primero gracias al motor, y segundo por la fuerza de gravedad.

Algo un poco más cientíco

Las leyes de Newton  
  Isaac Newton presentó sus tres leyes del movimiento en "Principia Mathematica Philosophiae Naturalis" (Los fundamentos matemáticos de la ciencia de la naturaleza) en 1686.
Primera Ley de Newton  
  Su primera ley establece que "Todo cuerpo continúa en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme a menos que sea impelido a cambiar dicho estado por fuerzas que actúan sobre él". También se conoce esto como inercia (propiedad de un cuerpo de mantener su estado de equilibrio). El punto clave aquí consiste en que si no existe una fuerza actuando sobre el objeto, este mantendrá una velocidad constante, si esta velocidad es cero, el cuerpo estará en reposo. Si una fuerza externa es aplicada, esta fuerza alterará la velocidad.

Para entender mejor esto, imaginemos un libro sobre la mesa, se encuentra en reposo. Si lo empujamos, estaremos cambiando su velocidad. Si teóricamente eliminamos la fuerza de rozamiento, así dejemos de empujarlo, el libro continuará su movimiento con una velocidad constante.

Sobre el libro actúan cuatro fuerzas: una hacia abajo (el peso, la fuerza de gravedad), una hacia arriba (la resistencia ejercida por la mesa), una hacia atrás (el rozamiento) y una hacia adelante (nuestra mano). Cuando una fuerza se hace mayor a su opuesta, el libro se mueve en esa dirección, lo que sucede cuando empujamos el libro.

Un avión en vuelo es un buen ejemplo de la primera ley de Newton. Así como en el libro, hay cuatro fuerzas actuando sobre el avión, la sustentación, el peso, el empuje y la resistencia. Si consideramos el movimiento de un avión a una altitud constante podemos olvidar el peso y la sustentación. Un avión volará a una velocidad constante, su empuje balanceará la resistencia.

Si el piloto aumenta el empuje, ya no estrán en balance el empuje y la resistencia, por lo tanto el avión acelerará y se aumentará la velocidad, hasta que la resistencia iguala al empuje, la aceleración disminuye y entonces el avión viajará a una nueva velocidad constante

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