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CONSIDERACIONES
PREVIAS.
El
presente trabajo, no pretende ser un texto que abarque todas las cuestiones
teóricas vinculadas con los temas que se tratan, pues los aspectos
relacionados con los mismos son mucho mas complejos y escapan a la
intención de este trabajo.
Debe tomarse como un resumen práctico para ser aplicado a nuestra
actividad de aeromodelistas especialmente en lo relacionado con el
vuelo circular.
Se da por entendido que el lector ya conoce los principios básicos
que hacen al vuelo de un aeromodelo -en definitiva de un avión-,
pudiendo -en caso contrario-, recurrir a lo enunciado en este mismo
sitio web, haciendo click
aquí.
Para profundizar en temas relacionados con la aerodinámica
en aviación y aeromodelos, al final del texto se indican las
fuentes utilizadas para la confección de este trabajo, esperando
que todo esto le sea útil.
1.
QUE
ES EL CENTRO DE PRESION
El
Centro de Presión (CP) o
Centro Aerodinámico, es el punto teórico del
ala donde se considera aplicada toda la fuerza de sustentación.
Hay que considerar que en el ala, la presión es ejercida sobre
toda su superficie, pero se toma al CP donde mayor
es la aplicación de esa fuerza.
El CP, está determinado por el diseño del perfil
alar utilizado.
Se considera que el CP se ubica, en la generalidad de alas utilizadas
en vuelo circular de acrobacia donde se utilizan perfiles simétricos,
en el 25% de la cuerda contados desde el borde de
ataque y a lo largo de la envergadura.
Ese % se calcula considerando la Cuerda Media Aerodinámica
(CMA).
2.
CALCULO
DEL CENTRO DE PRESION
Como ya se mencionó, para perfiles delgados en general, el
centro de presión (CP) es el punto ubicado
a un 25% de la CMA y para obtenerlo se deben realizar algunos cálculos
de acuerdo a la forma en planta de la semiala.
Aquí se explica para los perfiles simétricos, que son
los habitualmente utilizados en modelos de vuelo circular.
Para calcular el CP, hay que conocer previamente
los siguientes datos básicos:
a) Longitud del perfil del ala en su cuerda principal
(incluyendo flaps si los hubiera). A este dato lo
llamamos C1
b) Longitud del perfil del ala en la cuerda menor
(incluyendo el borde marginal). A este dato lo llamamos c2.
c) Si se hace un dibujo a escala, tomar longitud
de una de las semialas, medida desde el perfil principal hasta el
borde marginal (inclusive).
2.1.
En alas rectangulares.
En este tipo de alas, calcular la Cuerda Media Aerodinámica
(CMA) es sencillo, tan solo hay que establecer una
línea que une el orde de ataque con el borde de fuga. Esa medida
es la Cuerda Media Aerodinámica.
Calculando el 25% de la CMA, se obtiene el CP
extendiendo esa medida hacia el fuselaje.
2.2.
En alas trapezoidales.
En
este tipo de alas, calcular la Cuerda Media Aerodinámica CMA
y por lo tanto el CP es un poco mas complicado (no
mucho aunque lo parezca).
Si los cálculos no se efectúan directamente sobre el
plano (en papel o digitalmente), y hay que realizar un dibujo de una
semiala (puede ser a escala) para poder determinar ese dato.
Se deben efectuar estas acciones en la aplicación de aquellas
medidas:
a) Agregar al final de la cuerda principal (C1) el
largo de la cuerda marginal (c2).
b) Agregar en el frente de la cuerda marginal, el largo de la cuerda
principal.
c) Unir con una línea diagonal los extremos de esas lineas
así obtenidas.
d) Unir con una línea, la mitad del C1
con la mitad de la c2 para obtener la Cuerda Media
(CM)
e) Al punto de unión de esas dos líneas,
lo llamamos Punto de Union (PU)
f) Unir con una línea que debe unir el borde de ataque con
el borde de fuga, pasando por ese punto de unión. La
medida de esa línea es la Cuerda Media Aerodinámica
(CMA)
g) Calculando el 25% de dicha CMA se obtiene el punto desde el borde
de ataque, que, alargando perpendicularmente hacia el fuselaje, marca
la ubicación del Centro de Presión (CP).
Ejemplo:
Longitud de la cuerda principal con flap (C1) ....................................
280 mm
Longitud de la marginal (c2) ..........................................................
210 mm
Cuerda Media Aerodinámica (CMA) ..................................................
247 mm
Centro de Presión (CP) ...................................................................
62 mm (247*.25)
3.
EL
CENTRO DE GRAVEDAD
El
Centro de Gravedad (CG) es el punto en el que se
consideran concentradas TODAS las masas del sólido. Esto se
aplica para aviones, electrodomésticos, muebles, frutas, etc…
Todo sólido rígido tiene un centro de gravedad definido
y fijo.
Conceptualmente, si pudiéramos levantar al sólido desde
el punto del CG, este se desplazaría sin rotación, ya
que tiene la misma cantidad de masa de cada lado de cualquier semiplano
que pase por el CG.
En un aeromodelo este CG, se ubica y se mide en dos aspectos:
a) Longitudinalmente (visto el avión de costado),
en milímetros medidos desde el borde de ataque
de la cuerda RAIZ en el lateral del fuselaje del ala hacia atrás.
b) Lateralmente, visto el avión de
frente en su ubicación respecto al centro del fuselaje
(a su izquierda o derecha y hacia arriba o abajo del CG longitudinal).
Un CG longitudinalmente adelantado corresponde a
una situación de mayor estabilidad longitudinal.
Esto parece favorable en términos de “calidad del equilibrio”
pero es desfavorable en términos de “maniobrabilidad”.
En términos generales, un CG adelantado tendrá
como efecto una mayor tendencia a permanecer en equilibrio y hará
que el vuelo del avión sea más predecible y suave a
los mandos, pero con menos respuesta en las maniobras
cerradas.
En caso contrario, un CG atrasado, corresponderá
a una situación de mayor “vivacidad” longitudinal,
o menor estabilidad.
En términos generales, esta condición incrementará
la “maniobrabilidad” en detrimento de la estabilidad
longitudinal, y hará al avión más sensible
a los mandos y con mayor respuesta en las
maniobras cerradas.
Lo anterior, es siempre considerando balanceos cercanos al
CG ideal. Variaciones muy grandes tanto
hacia adelante como hacia atrás harán que el modelo
sea muy difícil de pilotear, llegando a una
situación de INequilibrio o Inestabilidad, imposibilitando
el vuelo controlado, ya que toda perturbación será amplificada.
En otras palabras: una posición del CG incorrecta o fuera de
los límites del margen de estabilidad producirá
un avión inestable.
Emilio
Gianello
egianello@gmail.com
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