Aeronautica: Vectorización de Empuje

Wikipedia.org]La Vectorizaciòn del empuje es una abilidad del avión o de otro vehiculo de direccionar el empuje de su/s motores principales en otra dirección que la paralela al eje longitudinal del vehiculo. La técnica fue diseñada para proveer empuje con direccion hacia arriba como medio de darle a la aeronave abilidad de aterrizaje o despegue vertical (VTOL) o corto (STOL). Subsecuentemente, fue descubierto que la utilizacion del empuje vectorial en situaciones de combate permitian a la aeronave realizar maniobras que no eran posibles con motores convencionales. La mayoria de las aeronaves operacionales con vectorizacion de empuje utilizan turbofans con salidas que deflectan el flujo de salida. Este metodo puede deflectar el empuje como mucho hasta los 90 grados, relativos a la linea central de la aeronave. Sin embargo el motor debe ser adaptado a empuje vertical, en lugar de vuelo normal, lo que se traduce en un aumento de peso. El Afterburner es muy dificil de incorporar y es impráctico para despegues y aterrizajes, porque los gases de salida estan tan calientes que pueden danar la superficie de la pista. Y sin afterburner, es muy dificil alcanzar velocidades supersónicas. Link Link Link Link Link Link NASA.gov] Hay cuatro fuerzas que actuan sobre un avión en vuelo: levante, peso, empuje y arrastre. El movimiento del avión a traves del aire depende del tamaño relativo de las fuerzasy la orientación del avión. Para un avión en movimiento, estas cuatro fuerzas estan balanceadas, y el avion se mueve a una velocidad y altura constantes. Algunos aviones modernos pueden cambiar el angulo de empuje utilizando una boquilla de salida movil. La abilidad para cambiar el ángulo del empuje se llama vectorización de empuje. La fuerza es un vector y como tal tiene magnitud y fuerza. La resultante aceleración, velocidad y desplazamiento son también vectores que pueden ser determinados por la segunda ley de Newton y algebra vectorial. Hay dos ecuaciones componentes para la fuerza en un avión. Una ecuación da la fuerza vertucal (Fv) y la otra la fuerza horizantal (Fh). Si tomamos al empuje como T, al levante como L, el arrastre como D y el peso como W, las ecuaciones de fuerza usuales para un avion en vuelo nivelado son: Vertical: L - W = Fv Horizontal: T - D = Fh La cantidad (T - D) es llamada exceso de empuje y esta relacionada con la abilidad del avión de acelerar. Los aviones de combate tienen un alto exceso de empuje. La abilidad de subir y realizar maniobras incluyen la fuerza neta vertical como tambien el exceso de empuje. Como la fuerza de empuje es ya una fuerza mayor, los diseñadores han ingeniado formas de llevar esta fuerza a las ecuaciones de movimiento vertical. Con nuevos sistemas mecánicos es posible deflectar el escape del motor mediante una boquilla y llevar el empuje a un ángulo. Llamaremos a este ángulo c. Las ecuaciones de fuerza resultantes son las siguientes: Vertical: L - W + T sin(c) = Fv Horizontal: T cos(c) - D = Fh Donde sin y cos son las funciones trigonometricas. El empuje ahora aparece en la ecuacion de fuerza vertical. Esto permite al avión ganar altura más rápido y ejecutar virajes más cerrados. Para ángulos moderados, el cos es casi igual a 1, asi que el avión todavia tiene un alto exceso de empuje. La acceleración horizontal y vertical (ah y av) estan dadas por: av = Fv /m ah = Fh /m donde m es la masa del avión. La única penalización seria por tener empuje vectorizado es que la boquilla es mucho mas pesada que una boquilla estandar. Mis Aportes