Perfil alar para niños
En el mundo de la aeronáutica, un perfil alar es la forma especial que tiene la sección transversal de un objeto. Cuando este objeto se mueve por el aire, su forma ayuda a crear fuerzas que lo mantienen en el aire. A esta fuerza se le llama sustentación.
Los perfiles alares son muy importantes para diseñar partes de aviones como las alas. También se usan en otras cosas que se mueven en el aire o el agua, como las palas de las hélices de los barcos o los rotores de los helicópteros.
Los perfiles pueden ser de muchas formas: más delgados o gruesos, curvos o rectos, simétricos o no. Incluso pueden cambiar de forma a lo largo de un ala.
Este concepto no es solo para aviones. Cualquier objeto tiene un perfil. La forma de este perfil puede hacer que el objeto se mueva más fácil o más difícil a través de un fluido (como el aire o el agua). También puede generar fuerzas que lo empujen o lo levanten.
Contenido
¿Qué es un Perfil Alar?
Imagina que pones una tabla de madera en un río. La forma de la tabla que mira hacia el agua es su perfil. Si pones la parte más estrecha de la tabla contra la corriente, el río la arrastrará con poca fuerza. Pero si pones la parte más ancha, la fuerza será mucho mayor.
Esta fuerza que empuja en la dirección de la corriente se llama resistencia. La resistencia cambia según cómo gires la tabla. El ángulo que forma la tabla con la corriente se llama ángulo de ataque.
Conceptos Básicos de Aerodinámica
Cuando el aire golpea un perfil con cierto ángulo, además de la resistencia, aparece otra fuerza. Esta fuerza es perpendicular a la dirección del aire. Se llama sustentación. La sustentación puede ser mucho mayor que la resistencia.
Para que un objeto sea muy eficiente en el aire, se diseña su perfil para que tenga la mayor sustentación posible y la menor resistencia. Un perfil rectangular, como el de la tabla, no es muy eficiente. Los perfiles eficaces suelen ser redondeados por delante (borde de ataque) y afilados por detrás (borde de fuga o borde de salida).
Pruebas en Túneles de Viento
Para saber cómo se comporta un perfil, se prueban modelos en un túnel aerodinámico (o túnel de viento). Allí se mide la sustentación y la resistencia. Se hacen pruebas cambiando el ángulo de ataque y la velocidad del aire. Los resultados se muestran en gráficas.
Los primeros perfiles se inspiraron en la forma de peces. Desde mediados del siglo XX, existen catálogos con muchos diseños de perfiles. Durante la Primera Guerra Mundial, se hicieron pruebas que ayudaron a crear los primeros perfiles modernos. Después, la NACA (ahora NASA) en Estados Unidos desarrolló la mayoría de los perfiles que se usan hoy.
Partes Clave de un Perfil Alar
Un perfil alar tiene varias partes importantes:
- Borde de ataque: Es la parte delantera del perfil. Es la primera que toca el aire y lo divide.
- Borde de salida: También llamado "borde de fuga". Es la parte trasera donde las corrientes de aire se unen y dejan el perfil. A veces es afilado y otras veces es más cuadrado.
- Intradós: Es la parte de abajo del perfil.
- Extradós: Es la parte de arriba del perfil.
- Región de curvatura máxima: Es el área donde el perfil tiene su mayor curva.
- Región de espesor máximo: Es el área donde el perfil es más grueso.
Medidas Importantes de los Perfiles
Las medidas de un perfil afectan mucho cómo se comporta en el aire:
- Radio del borde de ataque: Define la forma de la parte delantera. Si es muy afilado, puede causar problemas en el flujo de aire. Si es más redondeado, es más común.
- Cuerda: Es una línea recta que une el borde de ataque con el borde de salida. Es una medida clave del perfil.
- Línea de curvatura media: Es una línea imaginaria que está justo en medio entre la parte de arriba y la de abajo del perfil. Nos dice si el perfil es curvo y hacia dónde.
* Si está por encima de la cuerda, el perfil tiene curvatura positiva. * Si está por debajo, tiene curvatura negativa. * Si está por encima y por debajo, tiene doble curvatura.
- Curvatura máxima: Es la distancia más grande entre la línea de curvatura media y la cuerda. Se mide en porcentaje de la cuerda.
- Espesor: Es la distancia entre la parte de arriba y la de abajo del perfil en un punto dado. Hay dos formas de medirlo.
- Espesor máximo: Es el punto donde el perfil es más grueso. Su valor se expresa en porcentaje de la cuerda.
* Perfiles muy delgados (para vuelo supersónico) tienen un espesor máximo pequeño. * Perfiles típicos tienen un espesor máximo de alrededor del 12% de la cuerda. * Perfiles gruesos (para vuelo a baja velocidad) pueden tener un espesor máximo del 18% de la cuerda.
Tipos de Perfiles Alares
Los perfiles se pueden clasificar de varias maneras:
- Según su forma:
* Asimétricos: Tienen una curva. * Simétricos: Son iguales por arriba y por abajo.
- Según sus características:
* De flujo laminar: Diseñados para que el aire fluya de forma muy suave sobre ellos. * De alta sustentación: Crean mucha fuerza de sustentación. * Autoestables: Ayudan a que el avión sea más estable. * Supercríticos: Optimizados para velocidades cercanas a la del sonido. * STOL: (Short Take Off and Landing = Despegue y aterrizaje cortos). Tienen partes especiales (como slats y flaps) que les permiten volar más lento sin perder sustentación.
- Según la velocidad de operación:
* Subsónicos: Para velocidades menores a la del sonido. * Transónicos: Para velocidades cercanas a la del sonido. * Supersónicos: Para velocidades mayores a la del sonido.
Otros Datos Interesantes
- Viscosidad: Es la propiedad de los fluidos que hace que se resistan a moverse o deformarse.
- Capa límite: Es una capa delgada de aire muy cerca de la superficie del perfil. En esta capa, el aire se mueve más lento debido a la fricción con el perfil.
* Capa límite laminar: El aire se mueve de forma ordenada, en capas paralelas. * Capa límite turbulenta: El aire se mueve de forma desordenada, con remolinos.
- Ángulo de ataque: Puede ser positivo, negativo o neutro.
- Fuerza aerodinámica: Es la fuerza total que actúa sobre el perfil. Se divide en sustentación (hacia arriba) y resistencia (hacia atrás).
- Clasificaciones NACA: Son códigos que identifican perfiles alares desarrollados por la NACA (ahora NASA).
Véase también
En inglés: Airfoil Facts for Kids
- Ala
- Avión
- Capa límite
- Dispositivo hipersustentador
- Entrada en pérdida
- Resistencia aerodinámica
- Sustentación
