7/23/2019 Perfiles Aerodinmicos: Familas y tipos

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AERODINMICA

Perles Aerodinmicos: Familias y Tipos

Daniel Bazn Meja 5AV1

Febrero 2013

Ingeniera en Aeronutica ! ! ! ! ! ! Instituto Politcnico Nacional

Aerodinmica! 1

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TABLA DE CONTENIDO

Per les Aerodinmicos: Tipos! 4

Pe rles Aerodinmicos! 4

Clasicacin de Perles Aerodinmicos! 5

Clasicacin segn forma! 5

Perles asimtricos! 5

Perles simtricos! 5

Clasi cacin segn sus caractersticas! 6

Perles de Flujo laminar! 6

Perles de alta sustentacin! 6

Perles de bajo momento! 6

Perles Crticos! 6

Clasi cacin segn velocidad de operacin! 7

Perles subsnicos! 7Perles transnicos! 7

Perles supersnicos! 8

Perles Aerodinmicos: Familias! 9

Perles NACA! 9

Serie de 4 dgitos! 9

Serie de 5 dgitos! 10

Modicaciones a Series de 4 y 5 dgitos! 10

Serie 1! 10

Serie 7! 11

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Serie 8! 11

Cuadro comparativo de las series de perles NACA! 12

Otras familias de perles! 13

Perles Wortmann! 13

Perles Vertol ! 13

Perles OA! 13

Perles RAE! 13

Bibliografa! 14

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PERFILES AERODINMICOS:TIPOS

Most people dont realize that mankind can be divided two great classes: those who take airfoil selection serio

and those who dont.Peter Garrison, Flying, Sept. 2002

Perles AerodinmicosUn perl aerodinmico es la forma de un ala o pala ( de una hlice, un rotor o turbina ) o vela comose observa en seccin transversal.Un cuerpo con forma de perl aerodinmico movido a travs de un uido produce una f-rodinmica. La componente de esta fuerza perpendicular a la direccin del movimientoelevacin. El componente paralelo a la direccin de movimiento se denomina arrastre.

Nomenclatura del perl aerodinmico y fuerzas involucradas.

Este fenmeno del aire en las proximidades de la supercie de sustentacin curvada creacorriente que resulta en una menor presin en un lado y una presin ms alta en el otro. E-rencia de presin est acompaada por una diferencia de velocidad, a travs de principio-noulli, por lo que los campos de velocidad resultantes sobre la supercie de sustentacin velocidad media ms alta en la supercie superior que en la supercie inferior. La fuerza-cin puede estar directamente relacionada con la diferencia de velocidad media superior sin el clculo de la presin por el uso del concepto de la circulacin y el teorema d- Joukowski.

Segn el propsito que se persiga en el diseo, los perles pueden ser ms nos o gruesopoligonales, simtricos o no, e incluso el perl puede ir variando a lo largo del ala.

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Clasicacin de Perles Aerodinmicos

C L A S I F I C A C I N S E G N F O R M A

P E R F I L E S A S I M T R I C O SLos perles asimtricos pueden tener una amplia variedad de diseos de supercie super-rior. Tiene un mayor coeciente de sustentacin que el perl simtrico. En estos perles,superior tiene una forma diferente a la del borde inferior, que cambia la forma en que el sobre ella. Esto hace que el aire se mueva ms rpido, lo que genera ms sustentacin.

NACA 4415, ejemplo de perl asimtrico.

P E R F I L E S S I M T R I C O SEstos perles no tienen curvatura. Son adecuados para aplicaciones de alas rotativas ptienen casi ningn movimiento del centro presin, este permanece relativamente constadiferentes ngulos de ataque, dando los mejores razones de resistencia/levantamiento par

gama de velocidades desde la raz hasta la punta de la pala del rotor. El perl simtrico rendimiento aceptable en esas condiciones alternantes. Sin embargo, el perl simtrico menos levantamiento que un asimtrico y tambin tiene caractersticas al desplome relatiindeseables. Otras ventajas son un menor costo y facilidad de construccin. Son usados ende helicpteros y en los perles alares de aviones acrobticos.

Deta " e de perl alar simtrico del Extra EA- 300.

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C L A S I F I C A C I N S E G N S U S C A R A C T E R S T I C A S

P E R F I L E S D EF L U J O L A M I N A RLos perles de ujo laminar se desarrollaron originalmente para el propsito de hacer avin ms rpido. El ala de ujo laminar es generalmente ms delgado que el perl aeroconvencional, el borde de ataque es ms puntiagudo y su supercies superior e inferiorsimtricos. La mayor y ms importante diferencia entre los dos tipos de perl es que la p gruesa de un ala laminar se produce al 50% de la cuerda, mientras que en el diseo convencionparte ms gruesa est en 25% de la cuerda.

El efecto logrado por este tipo de diseo de ala es mantener el ujo laminar a travs de uporcentaje de la cuerda del ala y para controlar el punto de transicin. La resistencia, porse reduce considerablemente ya que la supercie de sustentacin laminar necesita meno

para deslizarse por el aire. La distribucin de la presin sobre el ala de ujo laminar es muniforme ya que la curvatura del ala desde el borde de ataque hasta el punto de mxima es ms gradual que en el perl aerodinmico convencional. Sin embargo, al desplome, etransicin se mueve ms rpidamente hacia adelante.

Perl de ujo laminar para avin RC.

P E R F I L E S D E A L T A S U S T E N T A C I NLos perles de alta sustentacin son de todas formas ventajosos en aviones de tipo codonde una mayor carga alar provee un mejor desempeo en rgimen de crucero. Estopermite que aviones grandes tengan alas ms pequeas con alto alargamiento. Un coesustentacin mximo alto permite entonces maniobrar sin riesgo de entrar en prdida.

P E R F I L E S D E B A J O M O M E N T O

Los perles de bajo momento de cabeceo encuentran aplicacin principalmente como protor del helicpteros, ya que tienen una baja tendencia a girar hacia delante.

P E R F I L E S C R T I C O SLos perles crticos son aquellos para los que la velocidad snica es apenas alcanzada porciones de la supercie aerodinmica. El ujo en todos los dems puntos es subsnico.

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C L A S I F I C A C I N S E G N V E L O C I D A D D E O P E R A C I N

P E R F I L E S S U B S N I C O SSon aquellos perles utilizados para aeronaves destinadas a volar no mas all de la velsonido. Usualmente su centro aerodinmico esta a 25-50% de la cuerda. Tienen bordes mas redon-deados que los perles supersnicos.

Ejemplos de Perles NACA usados en el rgimen subsnico.

P E R F I L E S T R A N S N I C O SUn perl aerodinmico supercrtico es un perl diseado, principalmente, para retrasar -cin de ondas de resistencia en el rgimen de velocidad transnica. Perles aerodinmic-crticos se caracterizan por su supercie superior aplanada, muy arqueada ( curvada ) seccin trase-ra, y un mayor radio de borde de ataque en comparacin con las formas tradicionales de l-cie de sustentacin. Los perles supercrticos se disearon en la dcada de 1960, por el ingeniero de la NASA Richard Whitcomb. Mientras que el diseo fue desarrollado iniccomo parte de un proyecto de transporte supersnico de la NASA, desde entonces ha sid-do principalmente a aumentar la eciencia de combustible de muchos aviones subsnicosa alcanzar el numero de Mach. La forma de supercie sustentadora supercrtico se incorpdiseo de un ala supercrtica.

El perl aerodinmico supercrtico, abajo, mantiene un menor nmero de Mach sobre el extrads que el p aerodinmico convencional, arriba; esto induce ondas de choque mas dbiles.

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P E R F I L E S S U P E R S N I C O SUn perl aerodinmico supersnico es una geometra de seccin transversal diseada parlevantamiento eciente a velocidades supersnicas. La necesidad de tal diseo surge cuaeronave se requiere para funcionar consistentemente en el rgimen de vuelo supersnico

Perles supersnicos tienen generalmente una seccin delgada formada ya sea de planos o arcos opuestos( llamados "perles de cua doble" y "perles biconvexos", respectivamen ), conbordes de ataque y salida muy alados. Los bordes alados evitan la formacin de ondas individuales al frente del perl medida que se mueve a travs del aire. Esta forma es encon los perles aerodinmicos subsnicos, que a menudo tienen bordes redondeados qu-cen a reducir la separacin de ujo en un amplio intervalo de ngulo de ataque. Un bord-deado se comportara como un cuerpo no currentilneo en vuelo supersnico y as se forarco de choque, lo que aumenta considerablemente la friccin de onda.

Sin embargo,un borde de ataque alado implica que el perl ser ms sensible a cambios- gulo de ataque. Por lo tanto, para aumentar la sustentacin a bajas velocidades, aviones s-cos tambin utilizan dispositivos hipersustentadores, tales como aps y slats.

Perl supersnico con ondas de choque oblicuas y ondas de expansin.

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PERFILES AERODINMICOS:FAMILIAS

Perles NACALa NACA( National Advisory Committee for Aeronautics: Comit Consejero Nacional par-ronutica ) fue una agencia federal de los Estados Unidos fundada el 3 de marzo de 1915-prender, fomentar, e institucionalizar las investigaciones aeronuticas. El 1 de octubre ddisolvi la agencia, y sus recursos y personal formaron el ncleo de la recin creada NA( Natio-nal Aeronautics and Space Administration: Administracin Nacional de la Aeronutica y-cio ).

Los perles NACA son formas aerodinmicas de alas de aviones elaborados por NACA.de los perles de ala NACA se describe utilizando una serie de dgitos que siguen a l"NACA". Los parmetros en el cdigo numrico que se pueden introducir en las ecuacio generar exactamente la seccin transversal de la supercie de sustentacin y calcular sus-des.

SE R I E D E 4 D G I T O SLa serie de perles NACA de cuatro dgitos denen el perl de la siguiente manera:

Primera cifra mxima curvatura que describe como porcentaje de la cuerda. En segundo dgito describe la distancia de curvatura mxima desde el borde de ataque-

nas de porcentajes de la cuerda.

Los dos ltimos dgitos describen espesor mximo del perl como por ciento de la cuerd

Por ejemplo, el perl NACA 2412 tiene una curvatura mxima de 2% encontrado al 40% desdeelborde de ataque con un espesor mximo de 12% de la cuerda.

Los perles NACA de cuatro dgitos por defecto tienen un grosor mximo de 30% de la cuerda

desde el borde de ataque.

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http://es.wikipedia.org/wiki/1_de_octubrehttp://es.wikipedia.org/wiki/1958http://es.wikipedia.org/wiki/Estados_Unidoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Estados_Unidoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Estados_Unidoshttp://es.wikipedia.org/wiki/NASAhttp://es.wikipedia.org/wiki/NASAhttp://es.wikipedia.org/wiki/1958http://es.wikipedia.org/wiki/1958http://es.wikipedia.org/wiki/1_de_octubrehttp://es.wikipedia.org/wiki/1_de_octubrehttp://es.wikipedia.org/wiki/1915http://es.wikipedia.org/wiki/1915http://es.wikipedia.org/wiki/3_de_marzohttp://es.wikipedia.org/wiki/3_de_marzohttp://es.wikipedia.org/wiki/Estados_Unidoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Estados_Unidos

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SE R I E D E 5 D G I T O SPor otra parte la serie NACA de cinco dgitos describe formas aerodinmicas ms comple

El primer dgito, cuando se multiplica por 0,15, da el coeciente de levantamiento d( CL ).

Los dgitos segundo y tercero, cuando se divide por 2, la, dan la distancia de curvaturdesde borde de ataque( como porcentaje de la cuerda ).

El cuarto y quinto dgito dan el espesor mximo del perl( como por ciento de la cuerda ).

Por ejemplo, el perl NACA 12018 es un perl aerodinmico con un espesor mximo de% de la cuerda, con curvatura mxima situada en 10% de la cuerda, con un coeciente de sustentacin diseo de 0,15

M O D I F I C A C I O N E S ASE R I E S D E 4 Y 5 D G I T O SLas series de cuatro y cinco dgitos se pueden modicar con un cdigo de dos dgitos ppor un guin en la secuencia siguiente:

Un dgito para describir la redondez del borde de ataque con 0 siendo agudo, 6 siendo eque los valores originales del perl, y ms grandes indican un borde de ataque ms redo

Un dgito que describe la distancia de mximo espesor del borde de ataque en decenaciento de la cuerda.

Por ejemplo, el perl NACA 1234-05 es un NACA 1234 con un borde alado de ataque y esmximo 50% de la cuerda desde el borde de ataque.

Adems, para una descripcin ms precisa del perl todos los nmeros pueden ser presenforma decimal.

SE R I E 1Un nuevo enfoque de diseo aerodinmico fue pionero en la dcada de 1930 en el que la-rodinmica era matemticamente diseada a partir de las caractersticas de elevacin des-tes de esto, las formas aerodinmicas se creaban primero y luego se median sus caracterun tnel de viento. Los perles 1-series se describen por cinco dgitos con la siguiente secue

El nmero "1" indica la serie.

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Un dgito describe la distancia de la zona de presin mnima en decenas de por ciento d-da.

Un guin.

Un dgito describe el coeciente de sustentacin en dcimas.

Dos dgitos que describen el espesor mximo en porcentaje de la cuerda.

Por ejemplo, el perl NACA 16-123 tiene zona de presin mnima al 60% de la cuerda con un coe-ciente de elevacin de 0.1 y un espesor mximo de 23% de la cuerda.

SE R I E 7El reciente progreso en la maximizacin del ujo laminar logrado identicando por sep

zonas de baja presin en el intrads y extrads. As el perl aerodinmico es descrito po- gitos en la secuencia siguiente:

El nmero "7" que indica la serie.

Un dgito que describe la distancia de la zona de presin mnima en el extrads en depor ciento de la cuerda.

Un dgito que describe la distancia de la zona de presin mnima en el intrads en decenciento de la cuerda.

Una letra en referencia a un perl de las series NACA estndar. Un dgito que describe el coeciente de sustentacin en dcimas.

Dos dgitos que describen el espesor mximo en decenas de por ciento de la cuerda.

"a=" seguido por un nmero decimal que describe la fraccin de la cuerda sobre la qu-tiene el ujo laminar. a = 1 es el valor predeterminado si no se da.

Por ejemplo, el perl NACA 712A315 tiene reas de presin mnima al 10% de la cuerda en el ex -trads y al 20% de la cuerda en el intrads, utilizando el perl estndar "A", tiene un coeci

levantamiento de 0.3 y un espesor mximo al 15% de la cuerda.

SE R I E 8Usado para los perles aerodinmicos supercrticos diseados para maximizar independi-te el ujo de aire por encima y por debajo del ala. La numeracin es idntico a los perle-rie 7, excepto que la secuencia comienza con un "8" para identicar la serie.

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C U A D R O C O M P A R A T I V O D E L A S S E R I E S D E P E R F I L E SN A C A

SE R I E V E N T A J A S D E S V E N T A J A S AP L I C A C I O N E S4 dgitos Buenas caractersticas al

desplome.

Bajo rango de movimientode centro de presin a altas velocidades.

Rugosidad del rea tienepocos efectos.

Bajo coeciente de sustentacin m - ximo.

Resistencia relativamente alta.

Momento de cabeceo alto.

Aviacin general.

Estabilizadores horizontales.

Simtricas:

Jets supersnicos

Aspas de helicptero

Cubiertas

Misiles / aletas de cohetes

5 dgitos Mayor coeciente de sus-tentacin mximo.

Momento de cabeceo bajo.

Rugosidad tiene pocoefecto.

Comportamiento pobre al desplome.

Resistencia relativamente alta.

Aviacin general.

Bombarderos de motor de pistn.

Commuter.

Jets del negocios.

Serie 1 Evita picos de presinbaja.

Baja resistencia a alta ve-locidad.

Relativamente bajo levantamiento. Hlices para aeronaves

Hlices para buques.

Serie 6 Alto coeciente de susten-tacin mxima.

Optimizado para la alta velocidad.

Alta resistencia fuera del rango pti-mas condiciones de operacin.

Momento de cabeceo alto.

Comportamiento pobre al desplome.

Muy susceptible a la rugosidad.

Cazas de motor de pistn.

Jets del negocios.

Jets entrenadores.

Jets supersnicos

Serie 7 Arrastre muy bajo sobreun pequeo rango de con-diciones de operacin.

Momento de cabeceo bajo.

Mximo coeciente de levantamien-to reducido.

Alta resistencia fuera del rango pti-

mo de condiciones de operacin.

Comportamiento pobre al desplome.

Muy susceptible a la rugosidad.

Pocas veces se ha utilizado.

Serie 8 Desconocido. Desconocido. Muy pocas veces se ha utilizado.

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Otras familias de perles

P E R F I L E S W O R T M A N NEn la dcada de los 60s el alemn Franz Xaver Wortmann desarrollo la familia de perlesidenticando los perles con las letras FX seguido de dos nmeros, un guin y cuatro nmPor ejemplo para el perl FX63-137: ( 19 )63 fue el ao en el que fue diseado el perl y 137 e10 veces la curvatura mxima en porcentaje.

Perl Wortmann FX 63-137

P E R F I L E S V E R T O LDurante los aos de 1975 al 1987 la empresa Boeing desarrollo la familia de perles Vert-dos con la ayuda de mtodos numricos basados en el anlisis de la interaccin de la capacon un mtodo potencial junto con un anlisis de ujo transnico viscoso. Ejemplos de esde perles son: VR-12 y VR-15.

P E R F I L E S O ALa ONERA( Office National d'tudes et de Recherches Arospatiales: Ocina Nacional de E-dios e Investigaciones Aerospaciales ), el centro de investigacin aerospacial francesa, en la dcde los 70s desarrollo la familia de perles OA, la cual se caracteriza por combinar altos c-tes de levantamiento y altos nmeros de Mach de divergencia. Ejemplos de esta familia dson: OA-206, OA-209

P E R F I L E S R A EDesde nales de 1960 la britnica RAE( Royal Aircraft Establishment ) y Westland Helicopters de-sarrollaron perles para rotores. Ejemplos de esta familia de perles son: RAE-9615 y RAE-9645

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BIBLIOGRAFASupercritical Airfoil. ( s.f. ). Recuperado el 5 de febrero de 2013, dehttp://en.wikipedia.org/wiki/Supercritical_airfoil

Prole. ( s.f. ). Recuperado el 5 de febrero de 2013, dehttp://www.oocities.org/capecanaveral/hall/6801/prole.html

Clasicacin de los perles. ( s.f. ). Recuperado el 5 de febrero de 2013, dehttp://es.wikipedia.org/wiki/Perl_alar#Clasicaci.C3.B3n_de_los_perles

Airfoil History Class. ( s.f. ). Recuperado el 5 de febrero de 2013, dehttp://users.cybercity.dk/~cws19202/airfoil_history_class.htm

The NACA Airfoil Series. ( s.f. ). Recuperado el 5 de febrero de 2013, dehttp://people.clarkson.edu/~pmarzocc/AE429/The% 20NACA% 20airfoil% 20series.pdf

Wortmann Aerofoils. ( s.f. ). Recuperado el 5 de febrero de 2013, dehttp://library.propdesigner.co.uk/html/wortmann_aerofoils.html

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http://library.propdesigner.co.uk/html/wortmann_aerofoils.htmlhttp://library.propdesigner.co.uk/html/wortmann_aerofoils.htmlhttp://people.clarkson.edu/~pmarzocc/AE429/The%20NACA%20airfoil%20series.pdfhttp://people.clarkson.edu/~pmarzocc/AE429/The%20NACA%20airfoil%20series.pdfhttp://users.cybercity.dk/~cws19202/airfoil_history_class.htmhttp://users.cybercity.dk/~cws19202/airfoil_history_class.htmhttp://es.wikipedia.org/wiki/Perfil_alar#Clasificaci.C3.B3n_de_los_perfileshttp://es.wikipedia.org/wiki/Perfil_alar#Clasificaci.C3.B3n_de_los_perfileshttp://www.oocities.org/capecanaveral/hall/6801/profile.htmlhttp://www.oocities.org/capecanaveral/hall/6801/profile.htmlhttp://en.wikipedia.org/wiki/Supercritical_airfoilhttp://en.wikipedia.org/wiki/Supercritical_airfoil