martes, 30 de abril de 2024

El centro de presiones de un modelo. por J. G. Langford, Nueva Zelanda (Aeromodeller annual)

¿Con qué frecuencia leemos en artículos de construcción e instrucciones de construcción de kits para modelos de vuelo libre?: “Antes del vuelo, equilibre el modelo en el punto mostrado y deslizamiento de prueba. Si el morro es pesado, coloque un poco de cartón debajo del borde de salida del estabilizador”. Ahora bien, este método de ajuste inicial es bien conocido por la mayoría de nosotros, pero para un gran número de personas no existe una clara conexión entre el punto de equilibrio (centro de gravedad) y la incidencia del estabilizador. El eslabón de conexión es, por supuesto, el centro de sustentación o, como se suele decir, el centro de presión.

Apoye horizontalmente el ala sobre los dedos. El equilibrio sólo ocurrirá en un punto, cuando los dedos se coloquen debajo del centro de gravedad del modelo. Mover los dedos se nota notablemente en cualquier dirección y un extremo u otro del modelo caerá.

El dedo puede compararse con el centro de presión de nuestras superficies de sustentación y esta posición ocurre longitudinalmente en nuestro modelo, donde hay una concentración aerodinámica de las fuerzas de sustentación de las superficies combinadas del ala y el plano de cola.

La mayoría de los modelos están diseñados para planear con la actitud de su fuselaje dentro de unos pocos grados en cualquier dirección de la horizontal, y para hacerlo es obvio, a partir de nuestro ejemplo del modelo, que una disposición de fuerza con el C.P. verticalmente, o casi verticalmente en línea con el C.G. Deberá mantener esta actitud en el planeo. La disposición ideal, utilizada en aviones pilotados, es tener el C.P. nominalmente por encima del C.G., pero esta configuración es demasiado "al filo de la navaja" para los modelos a menos que tengamos algún método de control de elevación para volver a ajustar la máquina de los frecuentes cambios de actitud. Para nuestro propósito es necesario contar con el C.G. ligeramente por delante del C.P. para que en caso de perturbación o pérdida de velocidad, el modelo tenderá a bajar el morro y a picar ligeramente para recuperar una actitud estable. Esto es muy esencial al pasar del vuelo motorizado al vuelo planeado, cuando el empuje desaparece y la velocidad disminuye repentinamente y el modelo normalmente se detendría sin algún método incorporado para aumentar la velocidad y la sustentación.

Ahora bien, al igual que el C.G., el término C.P. se utiliza a menudo de forma vaga para definir el primer plano y posición trasera del punto de elevación de una superficie, o una combinación de superficies. En realidad, por supuesto, se puede definir como un punto exacto, y suponiendo que nuestras áreas de elevación estén dispuestas simétricamente con respecto a nuestra línea central delantera y trasera, es obvio que también estará en esta línea central. Este punto se llama punto neutral (Fig. 2).
 
Si un modelo tiene un ala deformada, la sustentación en un lado excederá la sustentación en el otro, con lo que el punto neutro se desplazará hacia el lado que dé mayor sustentación. Podemos ver aquí nuevamente a nuestro viejo amigo desequilibrado, y es este desplazamiento el que hace que el modelo se ladee.

En el caso de un ala rectangular simple de, digamos, perfil Clark Y, el C.P. se encuentra aproximadamente a un tercio del borde de ataque cuando el ala tiene un ángulo de ataque de 4°. Si el ángulo de ataque aumenta el C.P. avanza, y cuando disminuye (alta velocidad) el C.P. avanza hacia atrás. Esta característica es, en cierto modo, desafortunada para nosotros, ya que, si nuestro modelo estuviera volando con el morro hacia arriba y parcialmente calado, nada podría ser mejor para él que un movimiento brusco hacia atrás del punto de sustentación detrás del C.G. restaurarlo a una actitud nivelada. Sin embargo, ocurre lo contrario, lo que tiende a empeorar aún más las cosas. Sin embargo, en la práctica, el momento de elevación de nuestro avión de cola normalmente es suficiente para amortiguar lo peor de estos cambios en los ángulos de ataque.

Hasta hace poco se consideraba que la única función de un plano de cola debería ser estabilizar el modelo contra perturbaciones hacia adelante y hacia atrás. Por lo tanto, el plano de cola tenía una sección aerodinámica simétrica y estaba preparado para volar en un ángulo de ataque de 0°, sin dar sustentación. En otras palabras, simplemente mantuvo el plano principal "en el surco" en, digamos, el cuarto ataque. Si observa los planos de planeadores antiguos, verá en la mayoría de los casos que el punto de equilibrio está aproximadamente a un tercio del borde de ataque del ala principal, ya que el ala principal era normalmente la única superficie de elevación.

Sin embargo, los tiempos han cambiado y ahora nuestro estabilizador también se eleva con frecuencia esto significa que el C.P. es ahora una fuerza resultante del ala y la cola, y cuanto con más elevación esté diseñada la cola, más se moverá hacia atrás la reacción total. Así, en términos generales, cuanto más grande es el plano de cola, más atrás irá el C.P. y, por tanto, el C.G. Esto es particularmente notable en diseños de duración de potencia con planos de cola grandes donde el C.P. puede estar entre el 50 y el 100 % del borde de ataque del ala (Fig. 4).

Lo que debemos recordar es que aunque el punto de equilibrio de un diseño pueda parecer muy lejano, el C.P. siempre está un poco más atrás todavía.

Ahora podemos ver que si hemos construido nuestro modelo según un plan probado con las incidencias de cola y ala correctas, y el equilibrio del modelo donde se indica, debería resultar un buen planeo que muestre que nuestro C.G. y C.P. están en sus lugares correctos. Sin embargo, normalmente se han introducido ligeras imprecisiones en nuestra configuración de incidencia, dándonos un C.P. demasiado adelantado o retrasado con respecto a nuestro C.G. Si un modelo muestra una tendencia a estancarse al planear, nuestro C.P. está demasiado adelantado y, para traerlo hacia atrás, aumentamos la sustentación en el plano de cola aumentando la incidencia del borde de ataque. Hay que destacar que este método sólo se puede utilizar para eliminar pequeñas imprecisiones. Si estamos acostumbrados a los extremos reduciremos o aumentaremos el ángulo de ataque de nuestra ala de la que depende la mayor parte de nuestra sustentación, hasta el punto en que funciona con relaciones de sustentación/resistencia muy ineficientes e induce características de estabilidad desagradables. Por lo tanto, si su modelo necesita variar hasta un punto donde las incidencias ala-cola difieren mucho de 2 a 4, siempre mueva su C.G. posición primero mediante ajustes de peso o lastre.

En conclusión, a menos que comprenda completamente lo que está buscando, nunca se sienta tentado a alterar la estabilidad de planeo que tanto le costó ganar para solucionar los problemas de tracción, los ajustes de la línea de empuje con su motor se encargarán de la mayoría de estos problemas.

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