Bloque de aerodinámica para F1 in schools

Contenido:

• Que es la aerodinámica? • Perfiles alares • Configuración NACA • Sustentación • Tipos de resistencia • Momento de cabeceo • Centro de presiones y gravedad • Angulo de ataque • Graficas de sustentación, arrastre y L/D

Adjustable wing: Drivers can ad,ust wing.

¿Qué es la aerodinámica?

• Rama de la Mecánica de Fluidos especializada en el cálculo de las acciones del viento sobre cuerpos de muy diversa naturaleza.

• Relaciona la geometría de la aeronave y las condiciones en que vuela: altitud, velocidad, actitud „distribuciones de velocidad, presión y temperatura a su alrededor

• Determinar las fuerzas y momentos que se ejercen sobre la aeronave.

Un perfil alar es una sección del carro en la parte delantera y trasera. En el estudio de los perfiles se ignora la configuración en proyección horizontal del ala, como así también los efectos de extremo del ala, flecha, alabeo y otras características de diseño.

PERFILES ALARES

Borde de ataque: Es la parte frontal del alerón.

• Borde de salida: Es la parte trasera del alerón, afilada y estrecha. También se conoce como "borde de fuga".

• Extradós: Curvatura superior que va desde el borde de ataque hasta el borde de salida.

• Intradós: Curvatura inferior que va desde el borde de ataque hasta el de salida.

• Espesor: Distancia máxima entre el extradós y el intradós.

• Cuerda: Es la línea recta que une el borde de ataque con el borde de salida. Es una dimensión característica del perfil.

• Curvatura media: Es la línea equidistante entre el extradós y el intradós.

Configuración NACA

• Los perfiles NACA son una serie de perfiles que fueron creados por la NACA (National Advisory Committee for Aeronautics) se engloban según sus características:

– Series de 4 dígitos – Series de 5 dígitos – Series de 7 dígitos (alfa numéricos)

Ejemplos de configuraciones NACA

Ejemplo: Perfil NACA 12345 – 1er dígito, cuando es multiplicado por 0.15, da el coeficiente de sustentación por sección (section lift coefficient). „ – 2 dígitos, que cuando divididos por 2, dan p, que es la distancia de máxima curvatura desde el borde de ataque como % de la cuerda. „ – 2 dígitos – máxima curvatura del perfil (% de la cuerda).

Por lo tanto tenemos que:

– Coeficiente de sustentación Cl= 0.15 – „Curvatura máxima 0.115 desde el borde de ataque – „Curvatura máxima 0.45 de la cuerda

Sustentación

Es la fuerza generada sobre un cuerpo (en este caso será el carro) que se desplaza a través de un fluido, de dirección perpendicular a la de la velocidad de la corriente incidente. La aplicación más conocida es la del ala de un ave o un avión. (superficie generada por un perfil alar)

Sustentación (Lift – L) La sustentación es la componente de la fuerza neta perpendicular a la dirección del fluido.

Resistencia (Drag – D) La resistencia es la componente de la fuerza neta paralela a la dirección del fluido.

Tanto la sustentación como la resistencia son fuerzas mecánicas generadas por la acción de un sólido cuando se mueve a través de un fluido

En las superficies sustentadoras (perfiles, alas, etc..) se verifica que:

Sustentación: los esfuerzos de fricción a la sustentación es despreciable. Resistencia paralela a la corriente incidente.

Resistencia: los esfuerzos de presión y fricción en la dirección de la corriente son ambos importantes.

Las fuerzas aerodinámicas producen un momento de cabeceo, respecto de algún punto de referencia situado en el cuerpo:

• Pascal • Bar

Unidades de presión

• PSI (Libras por pulgada cuadrada) • Atmosfera Ejemplo:

100000 pascales = 1 bar

Momento de cabeceo

• El cálculo del momento de cabeceo respecto de un punto genérico de abscisa x0 se calcula de forma inmediata despreciando la contribución de la resistencia aerodinámica.

CABECEO

Ángulo de ataque

El ángulo de ataque de un perfil alar no es más que el ángulo formado por la cuerda del perfil y la dirección de corriente libre del aire. Este ángulo puede ser positivo, neutro o negativo.

Dependiendo del ángulo de ataque que adopte el alerón, obtendremos más o menos sustentación.

Como norma, cuanto más ángulo de ataque más sustentación, pero teniendo en cuenta que hay un ángulo de ataque máximo alcanzable.

Pasado este ángulo la capa de aire se desprende y el perfil entra en pérdida, por consiguiente, éste deja de dar sustentación.

Coeficiente de sustentaci6n en funci6n del angulo de ataque

Centro de gravedad

• es el punto de aplicación de la resultante de todas las fuerzas de gravedad que actúan sobre las distintas porciones materiales de un cuerpo, de tal forma que el momento respecto a cualquier punto de esta resultante aplicada en el centro de gravedad es el mismo que el producido por los pesos de todas las masas materiales que constituyen dicho cuerpo.

EOUILIBAAOO SOBRE EL CENTRO DE GRAVEOAD

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jipo93@hotmail.com ramos.

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Gracias por su atención.

Autor:

Félix Daniel Ramos Gutiérrez.

Julio Isaac Pérez Oropeza.