Foto Cessna
NUEVA TEORÍA EN AERODINÁMICA La sustentación
Dr. J. Javier Doria Iriarte
[email protected]
Bilbao, España, septiembre de 2015
Introducción Introducción
Objeto de la presentación Contribuir al conocimiento del efecto aerodinámico punto de vista sobre alas, velas y álabes desde otro p Basado en dos hipótesis: “El tratamiento analítico, comprobable en 2
v 2 vx v y
2
1 E K ∙ m∙V 2 , 2
se resuelve así:”
( (vectorial) t i l)
1 1 2 2 pd ∙ ∙v 2 ∙ ∙(( v x v y ) pdx pdy 2 2
((escalar))
“El fluido aguas abajo del sólido (ala por ej.) sigue impulsando por succión (presiones negativas) sobre el sólido y el flujo alterado por él”
La succión aguas abajo LA TEORÍA Í AERODINÁMICA CLÁSICA
NUEVA TEORÍA
La teoría vigente ofrece simetría en el flujo y presiones. La viscosidad justifica el resultado real P
(segunda hipótesis)
“El El fluido aguas abajo impulsa por succión.” + push pus
P+ push
Es el físico
concepto
La nueva teoría exige y define analíticamente un fuselaje para evitar ell desprendimiento, d di i t posible sin viscosidad
P-
P+ APLICACIONES REALES DE LA NUEVA TEORÍA
push h
pull ll
A veces asuntos complejos pueden resultar obvios Nueva teoría aerodinámica - Dr. J. Javier Doria Iriarte
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LA TEORÍA Í AERODINÁMICA CLÁSICA
NUEVA TEORÍA
Fig. 1 Sustentación: vector rojo vertical Resistencia: vector horizontal
Fig. 2 Circulación teórica
La sustentación aerodinámica, se admite hoy en día, como una deflexión del fluido (Fig. 1) debida a un mecanismo ideal (flujo potencial) de “circulación” circulación (rotación) del fluido (Fig. 2). No es posible la sustentación (el vuelo) en fluidos no viscosos. APLICACIONES REALES DE LA NUEVA TEORÍA
En el extradós, con presiones inferiores, el fluido fluye a mayor velocidad (y caudal) que el intradós (Bernoulli) con el resultado de aportar un 75% de la sustentación. La resistencia se vence con los motores y el momento con el estabilizador horizontal en la cola. Nueva teoría aerodinámica - Dr. J. Javier Doria Iriarte
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El mecanismo de la sustentación aerodinámica LA TEORÍA Í AERODINÁMICA CLÁSICA
NUEVA TEORÍA
La combinación del impulso positivo desde aguas arriba (verde) y el de succión d d aguas abajo desde b j (rojo) ( j ) sobre b ell perfil fil producen d la l deflexión d fl ió hacia h i abajo b j con componente vertical (sustentación) y horizontal (resistencia al avance). APLICACIONES REALES DE LA NUEVA TEORÍA
Nuestro modelo exige que el flujo desviado vuelva a su camino nuevamente. La desviación del fluido en el extradós tiene un límite físico que al superar el ángulo de pérdida se desprenderá anulando la sustentación y aumentando la resistencia Esto es posible con fluidos no viscosos, ideales. Nueva teoría aerodinámica - Dr. J. Javier Doria Iriarte
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El mecanismo de la sustentación aerodinámica LA TEORÍA Í AERODINÁMICA CLÁSICA
NUEVA TEORÍA
APLICACIONES REALES DE LA NUEVA TEORÍA
La novedad reside en: -Desaparece el concepto ideal (no físico) de circulación. -El El concepto de succión por el fluido aguas abajo, abajo que la teoría actual no incluye y que con pd pdX pdY permite realizar todos los cálculos -Un avión podría volar en un aire incompresible y no viscoso -Pleno Pleno sentido físico sin flujos potenciales irreales, coherente con la experimentación en distribución de presiones, CL y CD. -El flujo paralelo en el borde de salida cumple con la condición de Kutta S Sencilla ill explicación li ió fí física i d de lla sustentación t t ió y vuelo l d de aeronaves Nueva teoría aerodinámica - Dr. J. Javier Doria Iriarte
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El ciclo de la sustentación aerodinámica LA TEORÍA Í AERODINÁMICA CLÁSICA
El aire deflectado se desplaza coherentemente, efecto de retorno utilizado por los gansos
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La energía de los motores se transforma en energía cinética del aire. Se cierra el ciclo. APLICACIONES REALES DE LA NUEVA TEORÍA
Las aves utilizan el impulso de retorno Nueva teoría aerodinámica - Dr. J. Javier Doria Iriarte
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el aire deflectado corta una nube
LA TEORÍA Í AERODINÁMICA CLÁSICA
(Cessna)
NUEVA TEORÍA
APLICACIONES REALES DE LA NUEVA TEORÍA
la pérdida de sustentación Nueva teoría aerodinámica - Dr. J. Javier Doria Iriarte
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Nueva teoría vs. teoría clásica LA TEORÍA Í AERODINÁMICA CLÁSICA
La disposición de los gruesos soportes del túnel del viento detrás de los modelos revela que se ignora el efecto de la acción del fluido aguas abajo
NUEVA TEORÍA
Obstáculos al flujo aguas abajo
APLICACIONES REALES DE LA NUEVA TEORÍA
Hoy se desprecia el flujo aguas abajo Nueva teoría aerodinámica - Dr. J. Javier Doria Iriarte
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Resultados experimentales LA TEORÍA Í AERODINÁMICA CLÁSICA
Comprobamos nuestras sencillas ecuaciones mediante los datos experimentales de la serie de perfiles simétricos NACA De página oficial NACA report 460 NACA 0012 simétrico e/c= 0,12 X30%= 6
NUEVA TEORÍA
APLICACIONES REALES DE LA NUEVA TEORÍA
DATOS EXPERIMENTALES a Cz Cx 0 0 0,008 2 0,15 0,008 4 0,28 0,01 6 0 42 0,42 0 02 0,02 8 0,57 0,035 10 0,71 0,04 12 0,86 0,058 14 1 0,07 16 1,15 0,092 18 1,28 0,11 20 1,45 0,14
http://naca.central.cranfield.ac.uk/reports/1939/naca-report-647.pdf e/c/Cx 15,00 cos(a) 1 0,9994 0,9976 0 9945 0,9945 0,9903 0,9848 0,9781 0,9703 0,9613 0,9511 0,9397
Cz NACA
Cx NACA
Cx TEORIA
Cz Teoría
, Cxo= 0,008112 kFx= 2,0967 43 45 kFz kFx 0 0,0000 2,1543 0,0034 2,0159 0,3991 2 0241 2,0241 1 0855 1,0855 2,0720 1,3906 2,0800 1,0665 2,1185 1,1683 2,1342 1,0761 2,1743 1,1291 2,1819 1,0976 2,2601 1,1670 2,0967 0,9148
NUEVA TEORÍA 44 Cx 0,008 0,011 0,018 0 031 0,031 0,048 0,071 0,097 0,129 0,164 0,203 0,245
42 Cz 0,00 0,15 0,29 0 44 0,44 0,58 0,72 0,85 0,98 1,11 1,23 1,34
1,6 1,4 1,2 1 0,8 06 0,6 0,4 0,2 0 0
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10 12 14 16 18 20
L aproximación La i ió teórica t ó i all resultado lt d experimental i t l de d NACA es excelente l t Nueva teoría aerodinámica - Dr. J. Javier Doria Iriarte
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Resultados experimentales LA TEORÍA Í AERODINÁMICA CLÁSICA
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Los slats desplegados revelan que el cono de condensación no se relaciona con la barrera del sonido
APLICACIONES REALES DE LA NUEVA TEORÍA
cono de condensación en la zona de nuestra onda de choque de succión
Encontramos una explicación física sencilla a efectos extraños Nueva teoría aerodinámica - Dr. J. Javier Doria Iriarte
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