Duda Técnica: Fuerzas que actúan sobre un avión

[maverick87]

Hola a todos mi duda es la siguiente:

 

Estos últimos días he estado leyendo diversos articulos en internet sobre las fuerzas que actúan sobre un avión y principalmente son 4 si no me he enterado mal: la sustentación, el peso, el empuje y la resistencia. Hasta ahi todo correcto pero leyendo un magnifico analisis del x-plane revolution de esta web indica que la diferencia entre el flight simulator y x-plane radica en el modelo de vuelo puesto que el primero utiliza sólo las 4 fuerzas anteriores y el segundo utiliza la dinámica de fluidos.

 

Mi pregunta es: ¿sí un avión en el aire se comporta según las leyes de dinámica de fluidos solamente o también hay que tener en cuenta las 4 fuerzas anteriores? Si ésto fuera así un avión cuando está en una pista de aterrizaje las fuerzas que actuan sobre el son el peso, la fuerza normal que actua del suelo hacia el avión para contrarrestar el peso, el empuje de las turbinas o las hélices y la fuerza de resistencia al avance comunmente llamada fuerza de rozamiento. ¿En este caso la dinámica de fluidos no se considera porque el avión esta en el suelo? O el avión tiene gran parte de su superficie en contacto con un fluido que es el aire y por tanto además de las 4 fuerzas también hay que considerar la dinámica de fluidos?

 

Alguien seria tan amable de explicarmelo con claridad. Gracias de antemano, saludos

Edited June 23, 2010 by Sabin
traducido de hoygan a castellano.

[Sabin]

Ahora viene

 

 

y te aclara tus dudas

 

Pero vamos, ya te digo yo que, como todos los que estamos sobre la superficie de la tierra y bajo ella, tenemos un comportamiento respecto del fluido que nos rodea, el aire y por tanto la dinámica de fluidos es aplicable.

 

En algunos casos, este comportamiento y sus consecuencias son despreciables o ni siquiera se estudian (a nadie le interesa saber a que velocidad del viento se derriba a una persona de 80 kilos) pero si interesa para diseñar un tendido eléctrico y más concretamente las torres que lo sostienen.

[Hijo de Arroz con Pollo]

Yo con claridad no, pero algo te puedo decir

 

Las fuerzas que actúan sobre el avión son esas cuatro que has dicho. Ahora bien, has malinterpretado un poco lo que Darkness quería decir en ese articulo. Cito:

 

El avión no es un punto en el espacio que se mueve a través de la resultante de vectores que inciden sobre dicho punto. Este tipo de cálculo no es en absoluto realista, y simuladores como Flight Simulator permiten comprobar las importantes limitaciones de este sistema, que está llegando además a sus límites. Por el contrario, si queremos aproximarnos a lo que realmente puede ser representar en un PC el vuelo real, el modelo que más se aproxima actualmente es el de un cuerpo sólido que se desliza a través de un fluido. Si transformamos el cuerpo en una aeronave, y el fluido en el aire de la atmósfera, tenemos las condiciones primarias para comenzar a desarrollar un simulador mucho más cercano a lo que nos podemos encontrar en el mundo real.

 

Por lo tanto, la diferencia entre FS y X-Plane sería que el primero considera al avión como un punto en espacio, y aplica las fuerzas resultantes sobre dicho punto; y el segundo calcula las fuerzas sobre las distintas superficies del avión.

 

Ahora bien, para hacer esto último, hay que aplicar mecánica de fluidos, es evidente, pero eso no significa que en FS no se haga de algún modo más simplificado. Porque es que tanto la fuerza de sustentación como la de resistencia son consecuencia directa de las leyes físicas que contempla la mecánica de fluidos.

 

No es que se apliquen las cuatro fuerzas o la dinámica de fluidos. Es que las fuerzas sobre el avión se extraen de la dinámica de fluidos y, eventualmente y si se desea, pueden reducirse a un punto simplificando el asunto.

Edited June 23, 2010 by QazBomber

[NOA]

FS también considera distintas partes del avión y calcula los coeficientes aerodinámicos para cada parte en función de su longitud, superficie, peso, etc. La diferencia es que FS utiliza un modelo paramétrico. En función de la calidad y trabajo del que diseña el avión, el resultado puede ser muy bueno. Es una forma distinta a X-Plane, no es más limitada ni peor, como siempre se intenta hacernos ver.

[Bear]

FS también considera distintas partes del avión y calcula los coeficientes aerodinámicos para cada parte en función de su longitud, superficie, peso, etc. La diferencia es que FS utiliza un modelo paramétrico. En función de la calidad y trabajo del que diseña el avión, el resultado puede ser muy bueno. Es una forma distinta a X-Plane, no es más limitada ni peor, como siempre se intenta hacernos ver.

Podemos definir el motor de cálculo del FS como habeis dicho, pero el de x-plane se define mejor como un tunel aerodinámico virtual. De ahi las diferencias.

[NOA]

Sí, un túnel aerodinámico virtual visto de lejos. Te falta el otro 50% del asunto: pesos, distribución de pesos, inercias, grupo motor, etc. Eso no sale de un túnel aerodinámico. Al final siempre necesitas meter parámetros.

[amalahama]

FS también considera distintas partes del avión y calcula los coeficientes aerodinámicos para cada parte en función de su longitud, superficie, peso, etc.

 

 

No. Al menos según este documento

 

http://download.microsoft.com/download/1/7/8/17808bed-9b1e-4542-90a6-4c1d8af27fae/Aircraft_Sim_Tech_Zyskowski.pdf

 

En la pagina 6 dice explícitamente que sólo considera las derivadas de estabilidad del avión completo, no lo separa por partes.

 

Por otro lado considerar X-Plane como "tunel de viento virtual" o "basado en mecanica de fluidos" es muy muy heavy. La gracia de X-plane es que subdivide el avión en numerosas partes, pero el comportamiento aerodinámico de cada una de ellas esta bien definido en el código, o bien desde fuera (porque en X-plane, sin un airfoil bien definido el avión es una chufa). Es por eso por lo que no puedes meter una forma arbitraria en X-plane sino que el modelo tiene que contar de fuselaje, alas... bien diferenciadas y realizadas según unos parámetros definidos.

 

Saludos!!

[amalahama]

Para ilustrar un poco, os dejo un enlace a una pera mental (a lo Darkness style) que me hice hace ya tiempo:

 

http://www.escuadron69.net/v20/foro/index.php?/topic/16380-flight-simulator-x-plane-y-el-futuro

 

Y una interesante discusión sobre si Physx sirve para algo en un simulador o no:

 

http://www.escuadron69.net/v20/foro/index.php?/topic/26581-simus-con-phsyx

 

Saludos!!

[NOA]

Pues yo creo recordar que en el modelo de vuelo (modo experto) puedes meter parámetros CL vs AOA para distintas partes. Si no se conocían los valores reales, entonces se realizaba una estimación automática en función de otros parámetros. Fuera del modo experto se podían hacer cosas con otros parámetros más simples. En el modo simple solamente puedes meter datos para un “airfoil”, pero en cualquier caso tenías que meter parámetros para las siguientes partes (además de las alas): flaps, spoilers, estabilizadores y superficies de control. Por lo menos, en estabilidad si que se consideran la distancia longitudinal de los estabilizadores, y el área de su superficie. Incluso para el roll rate se pueden meter datos de dimensiones y AOA para el alerón.

[Siegfried]

Yo no se exactamente como hace, pero en xplane me lo paso pipa cambiando cosas en los aviones y probandolos despues...