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Nociones Básicas sobre Aerodinámica, (aplicada al aeromodelismo)
Primera Parte: Fuselaja, Ala y Empenaje

Indice
Introducción al tema Fuselaje
Ala o Plano sustentador Grupo de Cola

Este es el primero de una serie de artículos (en forma de un curso básico),
los que están dirigidos a aquellos aficionados que no sólo se conforman con
pisotear su modelo, sino que quieren saber por qué el mismo se comporta de
distintas maneras a la hora de abandonar la pista y enfrentar la naturaleza.

Luego de ir avanzando en los conocimientos, aquellos que quieran profundizar
sus estudios tendrán con esto las puertas abiertas para acceder a bibliografías
específicas. La intención principal de este curso es lograr que un aficionado
pueda diseñar su propio modelo, hacer variaciones en otros y entender la
aerodinámica de cada avión en especial.

En consecuencia, una vez adquiridos estos conocimientos y a través de las
sucesivas publicaciones, proporcionaré formas prácticas y poco complejas
de diseño sin tener que recurrir a cálculos matemáticos profundos, ya que no
olvidemos que esto tiene que ser un complemento de nuestras tareas cotidianas
y lograr disfrutarlo plenamente.

Entrando ya en el tema comenzaremos por conocer las partes fundamentales de un aeromodelo y su terminología. El lenguaje es muy importante, ya que al acostum-
brarse a él podremos acceder a libros y/o artículos sin encontrar términos
desconocidos. Un aeromodelo se compone de tres partes fundamentales:

A)Fuselaje
B)Ala o plano sustentador
C) Empenaje o grupo de cola

Al desarrollar estos temas veremos que nos dedicaremos mucho más a los distintos
tipos de alas, ya que a mi entender es el alma de la aeronáutica y sin ella no
existiría el vuelo. Aún así, tanto en la aviación como en el aeromodelismo,
siempre se dice que el vuelo es el producto de un compromiso de fuerzas y un claro
ejemplo se puede observar en la
figura 1, la cual describe las 4 fuerzas que actúan
durante el vuelo de un avión.


Fuselaje

Es la estructura destinada a mantener el ala y grupo de cola en una posición fija y
permanente entre sí. Además posee un habitáculo destinado a cumplir la misión para
la cual fue diseñado. En la aviación esto sería el transporte de pasajeros, carga y
transporte de elementos, cabina de pilotaje, etc. También hay factores que obligan al
diseño de ciertas formas, como por ejemplo la presurización constante de la cabina,
pero ese no es nuestro caso.

En el aeromodelismo R/C el habitáculo interno se necesita para ubicar el sistema
motopropulsor, el tanque de combustible, el equipo de radiocontrol y algún otro
accesorio.

Las formas en que se diseñan pueden ser diversas ya que no tiene tanta influencia
directa en el vuelo, a pesar que ofrece resistencia al avance. Por este motivo se
los diseña en lo posible con formas bien aerodinámicas.

Los fuselajes más comunes suelen ser de sección tubular, elíptica o rectangular (tipo
cajón), según nos muestra la
figura 2 . Como en el aeromodelismo intervienen las
dificultades de la construcción, muchas veces se resignan algunas formas aerodinámicas
en función de la practicidad. Debemos tener en cuenta que, aún con poca influencia en
el vuelo, un fuselaje de sección lateral alto será más vulnerable a los golpes de
viento, cuando el mismo sea cruzado.


Ala o Plano Sustentador

El ala es la parte principal de una aeronave, destinada a lograr la sustentación
necesaria para vencer la fuerza de gravedad (Ley de Newton) y lograr cambiar al avión
de un equilibrio estático a un equilibrio dinámico. A pesar que sus formas pueden ser
distinas, todas cumplen la misma función. Por su ubicación en la unión con el fuselaje,
se dice que un avión puede ser de ala alta, ala media, o ala baja
(figura 3).

Las mismas, vistas en planta se clasifican según su forma (figura 4) en rectangular
trapezoidal, elíptica, flecha positiva, flecha negativa y ala delta. Cada una de ellas
cumple la función de sustentar el avión, pero con distintas características.

Si seccionamos el ala podemos observar una figura determinada que llamaremos perfil alar
según se ve en la primera parte de la figura 5. Como observamos el el gráfico, el perfil
está formado por dos curvas: una por la parte superior (extradós) y otra por la parte
inferior (intradós), las cuales se unen por el frente (borde de ataque) y por detrás (borde
de fuga o salida), configurando de esta manera la forma total del mismo. El perfil puede
tener distintos espesores y curvaturas, dependiendo de las prestaciones que se requiran del
modelo. Sus principales partes a tener en cuenta de ahora en adelante, están descriptas
en la figura 6.

Entre los perfiles más comunes, en el aeromodelismo R/C y U-Control se utilizan en mayor
medida los plano-convexo, semi-simétrico biconvexo y simétrico (figura 7). Cada uno tiene
un comportamiento aerodinámico diferente.

En el comienzo de este artículo dije que no haríamos estudios profundos, pero es importante
saber cómo se comporta un perfil frente al flujo laminar de un fluido (aire), para poder
comprender cómo se genera la sustentación (figura 8). Del gráfico veremos que, por un fenómeno
fisico, (Ley de Bernoulli) las láminas de aire que circulan por el extradós e intradós son de
distinta velocidad, debido a que éstos tienen distinta curvatura y, como consecuencia de ello,
se origina una depresión en el extradós llamada sustentación (L = lift), la que al llegar a
valores que superan el peso del avión, provoca que éste comience a elevarse.

Por ello se comprende la importancia de la relación peso/potencia y una construcción
lo más liviana posible, ya que el peso actúa contrariamente a la fuerza de sustentación,
según habíamos visto al principio en la figura 1. Entonces, cuanto más liviano sea el
avión, el ala lo podrá sustentar a una menor velocidad.

De todo esto podemos decir que la sustentación (L) es directamente proporcional a la
velocidad y al ángulo de ataque. Este ángulo está formado por el eje del perfil y las
líneas de corriente de aire (figura 9). Es necesario saber que dicho ángulo de ataque
puecte acioptar un valor máximo; por encima del mismo la sustentación decrece debido
al desprendimiento de la capa laminar límite, hecho que comunmente se conoce con la
denominación de 'entrar en pérdida". Cuando el avión se somete a ese efecto, la
sustentación desaparece por completo y la única fuerza física que actúa es la del peso,
originando una caída abrupta. Por ello a este ángulo se lo llama de máxima sustentación
o de entrada en pérdida. Esto no implica que se llegue a esos valores ya que también
aumenta mucho la resistencia inducida del ala con sus consecuencias que ya se verán.


Grupo de Cola Se denomina así a los planos verticales y horizontales de cola, cuya finalidad es
estabilizar y guiar a un avión en vuelo. Se clasifica en: timón de dirección o deriva
y timón de profundidad o estabilizador
(figura 10). El timón de dirección está destinado
a controlar el giro del avión sobre el eje vertical (figura 11). El estabilizador tiene
como finalidad controlar los movimientos sobre el eje transversal del avión (figura 12).
Las distintas posiciones en que suele ubicarse este plano horizontal, se deben a la
necesidad de colocarlo donde menos lo afecten las turbulencias producidas por el ala y
demás elementos salientes del fuselaje (en el aeromodelismo podía ser el cilindro del
motor y el escape).

Proximamente haremos el estudio completo del ala y su comportamiento; la superficie,
alargamiento, bordes marginales, carga alar, resistencias y todo lo relacionado con
ésta, la principal parte de todo avión.

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