Ultralay

Hola amigos de Taringa! Siempre ando revolviendo post por el sitio y hoy me toca subir el mio... Espero que sepan disculpar la desproligidad. Se aceptan concejos! Acá voy! Hace mucho me intereso por la aeronáutica y el diseño amateur de aeronaves. Dedique tiempo a investigar y estudiar sobre como diseñar aviones. Es una materia tan apasionante como enorme en contenido y variedad de información disponible tanto en la web como en bibliografía. Hoy quiero compartir con ustedes algunas de las cosas que fui resumiendo durante este tiempo. Nota: El contenido de este post es de mi autoria y contiene una vision absolutamente conceptual del diseño. Recomiendo a quienes esten interesados en el tema, estudiar e indagar en las bibliografias de autores con mas experiencia como los que se citan en este post. Todo diseñador de aeronaves necesita un punto de partida para encender el anteproyecto. Por eso arranquemos por lo primero! TIPO, CARACTERISTICAS, Y CONFIGURACION DE LA AERONAVE Uno de los pasos esenciales que un diseñador debe realizar es aclarar el tipo de aeronave que quiere diseñar y realizar una descripción completa de las especificaciones pertinentes. Esto ayudará al proceso de diseño y evitará confusiones en las etapas posteriores. El tipo de aeronave se basa principalmente en la misión para la cual está destinada y sus especificaciones requeridas para cada misión. Algunos ejemplos pueden ser: Aeronave liviana de uso recreativo o privado. Aeronave ultra-liviana de uso recreativo. Aeronave de entrenamiento inicial. Aeronave de entrenamiento avanzado. Aeronave para uso agrícola. Aeronave de transporte. Aeronave militar. Aeronave anti-incendios. Aeronave para uso sanitario. Aeronave acrobática. Extendiéndonos un poco, podemos definir algunas características más específicas como: Alcance o capacidad de navegación. Capacidad de operación en terrenos no preparados. Cantidad de pasajeros. Cantidad de carga paga. Tipo de elementos que se quieren transportar. Cantidad de armamento. (en caso de aeronaves militares) Tipo de armamento y objetivo del vuelo. Materiales de construcción. Tipo de motorización. Cantidad de motores. El diseñador puede extenderse tanto como desee en las especificaciones siendo siempre criterioso y consecuente con las limitaciones que implica la misión que se le asigne a su aeronave. Finalizada la etapa en la cual fijamos el tipo y las características generales de la aeronave, podemos comenzar a evaluar y estimar, de forma por ahora un poco vaga, la configuración aerodinámica que nos interesa estudiar. La historia revela que existen un sin número de configuraciones aerodinámicas. Esta guía se limita a enumerar solo las más comunes dejando y recomendando al lector estudiar por su cuenta las que aquí no se nombran, así como también las ventajas y desventajas de cada una de ellas. Al enlistar entonces los tipos de configuraciones más comunes, podemos clasificarlas según: Configuración del ala: Ala alta. Ala baja. Ala media. Mono plano. Biplano. Configuración del grupo de cola: Tipo T. Tipo V. Tipo H. Convencional. Doble boom. Tailles. Canard. Configuración del tren de aterrizaje: Tren triciclo (retráctil o fijo). Tren convencional (retráctil o fijo). Anfibio. Configuracion de la cabina: Lado a lado. Tandem. Es necesario tener una visión de las ventajas y desventajas de cada configuración. De este modo se puede realizar una evaluación criteriosa sobre cada una, aplicada al tipo de aeronave que estamos proyectando. Como se mencionó anteriormente, esta guía sugiere al lector realizar un estudio general sobre las virtudes y defectos de cada configuración. A continuación, ya con una visión más precisa de lo que esperamos de nuestra aeronave, y con una idea inicial respecto de su configuración, podemos comenzar a proyectar las características de performance que deseamos alcanzar. Cuando mencionamos la palabra “performance” nos estamos refiriendo principalmente a cuatro cualidades básicas. Velocidad de crucero (velocidad a la cual la aeronave desarrollara gran parte del vuelo), velocidad de pérdida de sustentación (directamente relacionada con la velocidad de aproximación a pista, aterrizaje y despegue), velocidad máxima de ascenso (velocidad máxima a la cual podemos ascender), y relación de planeo (relación entre lo que avanzamos y lo que descendemos en condición de planeo). Naturalmente es muy difícil en esta etapa del anteproyecto predecir con certeza la performance que tendrá el diseño. Sin embargo, realizando una observación sobre las características de la aeronave que se definieron hasta el momento, podemos (y necesitamos) comenzar por definir un punto de partida. En general, un buen comienzo es definir la velocidad de perdida que esperamos obtener. Siendo el diseñador siempre criterioso y consecuente con el objetivo o misión de su diseño. Por ejemplo; altas velocidades de perdida incluyen mayor distancia de aterrizaje y más potencia necesaria entre otras desventajas. Aunque veremos, menor superficie alar. Otro punto de partida para el diseño podría ser la velocidad de crucero. El diseñador puede establecer una velocidad de crucero inicial y realizar un anteproyecto basado en lograr el menor consumo y potencia para esta condición. Usualmente se encara este problema diseñando alas con el mínimo coeficiente C_L / C_D posible para la velocidad de crucero. Donde; C_L = Coeficiente de sustentación del ala y C_D = Coeficiente de resistencia del ala. Dado que: L = 1/2 ρV²SC_L D = 1/2 ρV²SC_D L / D = C_L / C_D Donde ρ = densidad del aire. L = Sustentación. S = Superficie Alar. Y considerando a la sustentación aproximadamente igual al peso de la aeronave; L ≈ W La resistencia del ala será: D ≈ L .(C_D / C_L ) Con lo cual, siendo la potencia necesaria igual a: P = D.V (donde V = velocidad) Reemplazando en la ecuación anterior: P = L .(C_D / C_L ).V Así, para una velocidad de crucero establecida podemos minimizar la potencia necesaria para el vuelo en la medida que minimicemos el coeficiente C_D / C_L . Y esto a su vez traerá reducciones en el consumo. Aun así, existen otros criterios de inicio para el diseño. Se recomienda al lector que investigue en la bibliografía recomendada en el caso de querer profundizar más en el tema. Finalmente, y antes de comenzar con la etapa de cálculos, es altamente recomendable realizar una búsqueda de aeronaves similares a las de nuestro diseño y relevar la mayor cantidad de datos posibles acerca de geometría, performance, peso, potencia, configuración aerodinámica, etc. Estos parámetros nos servirán muchas veces como punto de partida para algunos cálculos, así como también nos servirán de modelos para evaluar los órdenes de magnitud de los resultados que vayamos obteniendo a lo largo del anteproyecto. Bibliografía recomendada: Aircraft Design. A Conceptual Approach (Daniel P. Raymer) Airplane Design. (Jan Roskam) Hasta aquí un avance del inicio conceptual del diseño aerodinámico de nuestro avión. Si les interesa el tema puedo seguir posteando mis resumenes en el aera. Cualquier sugerencia o duda no duden en decirmela! Se que podria agregar imagenes al post! Creo que en los siguientes ya voy a estar mas relajado y podré hacerlo! Saludos! Y espero sus comentarios!