Perdidas en el avión

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Perdidas en el avión

Pérdidas
La pérdida en una aeronave resulta de una rápida disminución en la sustentación causada por la separación del flujo de aire de la superficie superior del ala provocada por exceder el AOA crítico.

Una pérdida puede ocurrir a cualquier actitud de cabeceo o velocidad. Las pérdidas son una de las áreas más incomprendidas de la aerodinámica, porque los pilotos a menudo creen que un perfil deja de producir sustentación cuando entra en pérdida. En una pérdida, el ala no dejó de producir totalmente sustentación. Por el contrario, no puede generar la sustentación adecuada para mantener el vuelo nivelado.

Dado que el CL aumenta con el aumento del AOA, en algún momento CL es máximo y luego comienza a disminuir. Este pico se llama CL-MAX. La cantidad de sustentación que produce el ala disminuye dramáticamente después de haber sobrepasado el CLMAX o AOA crítico, pero como se ha dicho, no se detiene completamente la producción de sustentación.

En la mayoría de las aeronaves de ala recta, el ala está diseñada para entrar en pérdida primero en la raíz del ala. La raíz del ala alcanza su AOA crítico primero haciendo progresar la pérdida hacia afuera, hacia la punta del ala. Al entrar en pérdida la raíz del ala en primer lugar, la eficacia del alerón se mantiene en la punta de las alas, manteniendo la controlabilidad de la aeronave. Varios métodos de diseño se utilizan para lograr la pérdida de la raíz del ala primero. En un diseño, el ala es “retorcida” a un AOA superior en la raíz del ala. La instalación de franjas de pérdidas en los primeros 20-25 por ciento de borde de ataque del ala es otro método para producir una pérdida antes de tiempo.

El ala nunca deja de producir sustentación por completo en una condición de pérdida. Si así fuera, el avión caería a la Tierra. La mayoría de los aviones de entrenamiento están diseñados para que la nariz de la aeronave caiga en una pérdida, reduciendo el AOA y así salir de la pérdida. La tendencia “nariz abajo” se debe a que el CL está detrás del CG. El rango de CG es muy importante cuando se trata de las características de recuperación de una pérdida. Si se permite a una aeronave operar fuera del CG, el piloto puede tener dificultades para recuperarse de una pérdida.

La violación más crítica del CG se produce cuando se opera con un CG que excede el límite posterior. En esta situación, un piloto puede no ser capaz de generar la suficiente fuerza con el elevador para contrarrestar el exceso de peso detrás del CG. Sin la capacidad de disminuir el AOA, la aeronave continúa en un estado de pérdida hasta que llegue al suelo.

La velocidad de pérdida de una aeronave en particular no es un valor fijo para todas las situaciones de vuelo, pero una aeronave siempre entra en pérdida al mismo AOA, independientemente de la velocidad, peso, factor de carga, o altitud de densidad. Cada avión tiene un AOA particular en el que el flujo de aire se separa de la superficie superior del ala y se produce la pérdida. Este
AOA crítico varía de 16° a 20° dependiendo del diseño de la aeronave. Pero cada avión tiene un solo AOA específicos en el que se produce la pérdida.

Hay tres situaciones de vuelo en las que se puede superar el AOA crítico: baja velocidad, alta velocidad y giros.

 

La aeronave puede entrar en pérdida en vuelo recto y nivelado por volar muy despacio. A medida que la velocidad disminuye, el AOA se debe aumentar para mantener la sustentación necesaria para mantener la altitud. Cuanto menor sea la velocidad, tanto más se debe aumentar el AOA.

Eventualmente, se alcanza un AOA que resulta en que el ala no produce suficiente sustentación para soportar la aeronave la cual se hunde.

Si la velocidad se reduce aún más, la aeronave entra en pérdida, ya que el AOA ha superado el ángulo crítico y el flujo de aire sobre el ala se ve interrumpido.

No es necesario baja velocidad para producir una pérdida de sustentación. El ala puede ser llevada a un AOA excesivo a cualquier velocidad. Por ejemplo, una aeronave se encuentra en un picado con una velocidad de 100 nudos, cuando el piloto tira considerablemente del control del elevador.

La gravedad y la fuerza centrífuga previenen una alteración inmediata de la trayectoria de vuelo, pero el AOA de la aeronave cambia abruptamente de muy bajo a muy alto. Dado que la trayectoria de vuelo de la aeronave en relación con el aire que se aproxima determina la dirección del viento relativo, el AOA aumenta repentinamente, y el avión llegaría al ángulo de pérdida a una velocidad
mucho mayor que la velocidad de pérdida normal.

La velocidad de pérdida de un avión es también más alta en un giro nivelado que en vuelo recto y nivelado.

perdida del avión

La fuerza centrífuga se añade al peso de la aeronave y el ala debe producir suficiente
sustentación adicional para compensar la carga impuesta por la combinación de la fuerza centrífuga y el peso. En un giro, la sustentación adicional necesaria se obtiene mediante la aplicación de presión sobre el control del elevador. Esto aumenta el AOA del ala, y resulta en mayor sustentación. El AOA debe aumentar al aumentar el ángulo de inclinación para contrarrestar el aumento de la carga causada por la fuerza centrífuga.

Si en algún momento durante el giro ele AOA se hace excesivo, la aeronave entra en pérdida.

En este momento, la acción de la aeronave durante una pérdida debe ser examinada. Para equilibrar un avión aerodinámicamente, el CL normalmente se encuentra detrás del CG. Aunque esto hace que el avión sea pesado de nariz, la corriente descendente en el estabilizador horizontal contrarresta esta condición.

En la pérdida, cuando la fuerza hacia arriba de la sustentación del ala y la fuerza de la cola hacia abajo cesan, existe una condición de desequilibrio. Esto permite a la aeronave picar bruscamente, girando alrededor de su CG. Durante esta actitud de nariz abajo, el AOA se reduce y la velocidad aumenta de nuevo. El flujo suave de aire sobre el ala comienza de nuevo, vuelve la sustentación, y el avión está volando de nuevo. Una altura considerable se puede perder antes de que este ciclo se complete.

La forma del perfil aerodinámico y la degradación de esa forma también se deben considerar en un análisis de pérdidas. Por ejemplo, si el hielo, la nieve y las heladas se acumulan en la superficie de un avión, el flujo de aire suave sobre el ala se ve interrumpido. Esto hace que la capa límite se separe a un AOA inferior al del ángulo crítico. La sustentación se reduce considerablemente, alterando la performance esperada del avión. Si se deja que se forme hielo en el avión durante el vuelo, el peso de la aeronave se incrementa mientras que la capacidad para generar sustentación es menor.

Tan sólo 0,8 milímetros de hielo
en la superficie superior del ala aumenta la resistencia y
reduce la sustentación en un 25 por ciento Los pilotos pueden encontrar engelamiento en cualquier
época del año, en cualquier parte del país, en altitudes de hasta 18.000 pies y a veces más. Los aviones pequeños, incluyendo los aviones de pasajeros regionales, son más vulnerables porque vuelan a altitudes más bajas, donde el hielo es más frecuente.

También carecen de mecanismos comunes en los aviones jet que impiden la acumulación de hielo por calentamiento de los bordes de ataque de las alas.

El engelamiento puede ocurrir en las nubes cuando la temperatura cae por debajo de la de congelación y gotas superfrias se acumulan en un avión y se congelan. (Gotas superfrias siguen siendo líquidas a pesar de que la temperatura está por debajo de 32° Fahrenheit (F), o 0° Celsius (C)).

Para saber más:

Perdida en al avión-Aerodinámica

Bibliografía.

U.S. Department of Transportation

Federal Aviation Administration

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