INICI
Forces que actuen en un avió en vol
En un avió que vola hi ha varies forces implicades. Algunes d’aquestes forces són favorables i altres desfavorables per el vol. Aquestes forces s’anomenen sustentació, pes, tracció i resistència. La força de sustentació oposada al pes, i la força de tracció oposada a la resistència.
Sustentació:
És la força d'ascensió que permet a l'avió mantenir-se en l'aire. L'aixecament o sustentació es crea principalment en les ales, la cua i, en menor quantitat, en el fuselatge o estructura. Perquè l'avió pugui volar la força de sustentació ha d'igualar al seu pes, contrarestant així la força de gravetat.
Factors que afecten a la sustentació:
• La forma del perfil de l'ala: a major curvatura del perfil major diferència de velocitat entre les superfícies superior(extradós) i inferior(intradós) de l'ala i per tant major diferència de pressió, produint major força de sustentació Encara que un ala lleugerament corbada entra en pèrdua amb un angle d'atac molt major que un ala simètrica. Tot hi així un avió no fa falta que tingui les ales corbades pel damunt i planes o còncaves per sota, també produeix sustentació un perfil simètric.
• La superfície alar: com més grans siguin les ales hi haurà mes sustentació. Però perfils molt corbats o ales molt grans incrementen la resistència de l'avió , per tant seran els constructors quins decideixin les mesures de les ales.
• La densitat del aire: quant major sigui la densitat del aire, major és el número de partícules que travessaran el perfil, guanyant en sustentació a major densitat.
• La velocitat del vent relatiu: a major velocitat del aire sobre el perfil major sustentació,
• Angle d’atac: si s'augmenta l'angle d'atac és com si s'augmentés la curvatura de la part superior (extradós) del perfil, i el flux d’aire es fa més estret. Si augmentem molt l’angle d’atac podem acabar provocant fàcilment l’entrada en pèrdua de l’avió.
Aquesta grafica mostra que l’increment d’angla d’atac millora la sustentació de les ales, a més angle d’atac més sustentació. Peró sense pasarnos, perquè sinó podem fer enpixorar la sustentació i entrar en perdua.
La formula de la sustentació:
L=CL*q*S
L=sustentació/
Cl= coeficient de sustentació (depèn del perfil i angle d’atac)
Q=pressió aerodinàmica
S=Superfície alar
Pes:
És la força d'atracció que exerceix la gravetat sobre tots els cossos situats sobre la terra, atraient-los cap al seu centre. La força de gravetat s'oposa a la sustentació de l'avió. Cada avio té un pes màxim, depenent del tipus d’avió i de la sustentació que sigui capaç de crear.
Resistència:
Produida per la fricció de la forma i rugositat de la superfície de l'objecte, i de la densitat del propi fluid.
S'oposa al desplaçament dels objectes quan es desplacen a través dels fluids.
Hi ha baris tipus de resistència:
> Resistència induïda: en trobar-se en la part posterior de l'ala el corrent d'aire que flux per dalt amb el que flux per sota. La major velocitat de l’aire que va per l’extradós deflacta cap avall a la segona fent variar lleugerament el vent relatiu, i aquest efecte crea una resistència. És un producte de la sustentació, i s'incrementa en proporció directa a l'increment de l'angle d'atac. Aquest efecte és més acusat en l'extrem de l'ala, ja que l'aire que flux per sota troba una via d'escapament cap amunt on hi ha menor pressió, però la major velocitat de l'aire fluint per dalt deflacta aquest corrent cap avall produint-se resistència addicional. Aquest moviment de remolí crea vòrtex que absorbeixen energia de l'avió.
De l'explicació donada es dedueix clarament que la resistència induïda augmenta a mesura que augmenta l'angle d'atac. Però si per mantenir la mateixa sustentació posem més velocitat i menys angle d'atac, la resistència induïda serà menor.
> Resistència paràsita:
produïda per les altres resistències no relacionades amb la sustentació com són: resistència a l'avanç de les parts de l'avió que sobresurten, resistència a la fricció per a la pressió del aire sobre l’objecte, ales brutes per impacte d'insectes o amb formació de gel, interferència del flux d'aire al llarg del fuselatge amb el flux de les ales; el flux d'aire canalitzat al compartiment del motor per a refrigerar-lo suposa prop del 30% de la resistència total, la superfície total de l'ala i la forma d'aquesta etc. Com més gran sigui la velocitat major serà l'efecte de la resistència paràsita.
Embranzida: la força d’embranzida permet a l’avió moure’s a través de la massa d’aire i és de sentit oposat a la força de resistència. La proporciona el motor (o motors) de l’avió mitjançant l’hèlix o per reacció a doll. Perquè l’avió pugi mantenir-se en vol la força d’embranzida deu igualar a la força de resistència.
És obvi que el factor principal que influeix en aquesta força és la potència del motor, però hi ha altres elements que també influeixen com ara la forma i grandària de l'hèlix, octanatge del combustible, densitat de l'aire, etc. Es parla de potència en C.V. en motors convencionals, i de quilos o lliures d'embranzida en reactors. La potència determina la capacitat d’ascens d’un avió, descomptada la necessitat per mantenir un vol anivellat.