Perfil aerodinámico
La estructura que hace posible el
vuelo es el “perfil aerodinámico”. Un perfil aerodinámico es definido
técnicamente como cualquier superficie, tales como un alerón, un elevador, un
timón de dirección o un ala, diseñada para obtener una reacción útil del aire a
través del cual se mueve. Una sección de perfil aerodinámico es por definición
una vista de su sección transversal, por ejemplo, si vemos el ala de un avión
desde su borde de ataque hasta su borde de salida, podremos observar esta
sección transversal.
Perfiles 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:
- Four-digit series.
- Five-digit series.
- Modifications.
- 1-series.
- 6-series.
- 7-series.
- 8-series.
Four-digit series.
Aquí podemos encontrar que el
primer dígito describe la curvatura máxima como porcentaje de la cuerda (% c). El
segundo digito describe la distancia de máxima curvatura desde el borde de
ataque en 1/10 del porcentaje de la cuerda. Y los dos últimos dígitos describen
el máximo espesor como % de la cuerda.
Tenemos como ejemplos:
- NACA 2412
- Máxima curvatura al 2%.
- Máxima curvatura localizada al 40% (0.4 cuerdas) del borde de ataque.
- Máximo espesor del 12% de la cuerda.
- NACA 0015
- Perfil simétrico (00).
- Máximo espesor del 15% de la cuerda.
Como dato importante debemos
tomar en cuenta que los perfiles de la serie Four-digit tienen por defecto un
valor máximo de espesor del 30% de la cuerda.
Five-digit series.
La serie NACA five-digit describe
perfiles mucho más complejos, donde el primer dígito,
cuando es multiplicado por 0.15, da el coeficiente de sustentación por sección
(section lift coefficient). Los siguientes 2 dígitos, que cuando son divididos
por 2, dan p, que es la distancia de máxima curvatura desde el borde de ataque
como % de la cuerda. Y, finalmente, los últimos 2
dígitos, nos indican la máxima curvatura del perfil (% de la cuerda).
Por ejemplo:
- Perfil NACA 12345, donde:
- Coeficiente de sustentación Cl= 0.15.
- Curvatura máxima 0.115 c desde el borde de ataque.
- Curvatura máxima 0.45 de la cuerda.
Hay que tomar en cuenta que los perfiles
de la serie Five-digit tienen por defecto un espesor máximo en el 30% de la
cuerda.
Modificaciones en Four-digit
series y Five-digit series.
Las series de perfiles Four-digit
y five-digit se pueden modificar mediante un código de dos dígitos precedidos
por un guión, donde:
- El primer dígito describe la “redondez” del borde de ataque:
- Siendo 0 un borde afilado 0.
- Siendo 6 el mismo borde que el perfil original.
- Valores superiores indicando un borde de ataque con más redondez que el original.
- El segundo dígito describe la distancia de máximo espesor desde el borde de ataque en 1/10 de % de la cuerda.
Por ejemplo, tenemos al NACA
1234-05, donde:
- NACA 1234 con un borde de ataque afilado.
- Máximo espesor a 50% de la cuerda.
1-Series.
En los años 1930 se utilizó un
nuevo enfoque para el diseño de los perfiles en el cual la forma del perfil se
derivaba matemáticamente a partir de las características de sustentación
deseadas. Previamente, multitud de perfiles fueron creados, y sus
características fueron medidas en túneles de viento. Los perfiles de la
1-series se describen de la forma siguiente:
- El 1 describe la serie.
- 2º dígito describe la distancia en la que se encuentras la zona de mínima presión en 1/10 de % de cuerda.
- 3er dígito (precedido de un guión) describe el coeficiente de sustentación en 1/10.
- 2 dígitos describiendo el máximo espesor en 1/10 del % de la cuerda.
Por
ejemplo, el perfil NACA 16-123, donde:
- Zona de mínima presión en el 60% de la cuerda.
- Cl = 0.1.
- tmax del 23% de la cuerda.
6-Series.
Es una mejora sobre la 1-series
con énfasis en maximizar el flujo laminar. Donde:
- El número "6" indica la serie.
- 2º dígito describe la distancia en la que se encuentra la zona de mínima presión en 1/10 de % de cuerda.
- 3er dígito (normalmente en forma de subíndice) describiendo que la resistencia se mantiene baja tantas décimas por debajo y por arriba del coeficiente de sustentación especificado (4º dígito).
- 4º dígito (precedido de un guión) describe el coeficiente de sustentación en 1/10.
- 2 dígitos describiendo el máximo espesor en 1/10 del % de la cuerda.
- "a=" seguida de una décima describiendo la fracción de la cuerda sobre la que el flujo laminar se mantiene. Si no se da ningún valor se asume que por defecto a=1.
Por
ejemplo, el perfil NACA 612-345 a=0.5, donde:
- Zona de mínima presión en el 10% de la cuerda.
- Mantiene baja resistencia 0.2 por encima y por debajo del coeficiente de sustentación.
- Máximo espesor en el 45% de la cuerda.
- Mantiene flujo laminar sobre el 50% de la cuerda.
7 y 8 Series.
Para los 7
series se buscan mejoras adicionales para maximizar el flujo laminar
mediante la identificación de las zonas de baja presión de tanto el extradós
como el intradós, mientras para los 8 series se buscaba maximizar de forma
independiente el flujo laminar en el extradós y el intradós, donde:
- El número "7" u “8” indica la series.
- 2º dígito describe la distancia de presión mínima en el extradós en 1/10 del % de la cuerda.
- 3er dígito describe la distancia de presión mínima en el intradós en 1/10 del % de la cuerda.
- Una letra refiriéndose a un perfil estándar de series NACA previas.
- 4º dígito describiendo el coeficiente de sustentación en 1/10.
- 2 dígitos describiendo el máximo espesor en 1/10 del % de la cuerda.
Por
ejemplo, el perfil NACA 712A345, donde:
- El área de mínima presión al 10% de la cuerda en el extradós.
- El área de mínima presión al 20% de la cuerda en el intradós.
- Cl = 0.3.
- Espesor máximo del 45% de la cuerda.
