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Factores que afectan la Vs.

Como se dijo las causas que aumentan la VS son :

Peso del avión.
Aceleraciones verticales.
Centro de Gravedad adelantado.
Hielo en las superficies.

Influencia del peso.

De acuerdo varíe el peso de la nave variará la VS del avión según la expresión :

Donde Vs es la velocidad de pérdida para un GW determinado, estos valores son conocidos y sirven de referencia, mientras Vs´ es la velocidad de pérdida incógnita para el peso (GW´) nuevo. Veamoslo con en ejemplo:

Un avión de 180000 lbs de peso (GW) tiene una velocidad de pérdida de 140 kt (Vs) cual será su Vs para 210000 lbs.
Resumiendo: Vs = 140 kt, GW = 180000 lbs, GW´= 210000 lbs, Vs' = ¿?.

En el ejemplo puede verse claramente la influencia del peso sobre la velocidad de pérdida.

Influencia de las aceleraciones verticales.

Como es sabido, durante el vuelo el avión se puede ver sometido a incrementos temporales de peso, producto de alguna maniobra de una cantidad de "G" determinada. A este se lo conoce como factor de carga y se lo representa con la letra "n".

En un viraje coordinado sin ganar ni perder altura, el factor de carga es inversamente proporcional al coseno del ángulo de ladeo ( Bank angle ).

Matemáticamente:

n = 1 / cos F = G

Donde "n" y "G" representan el factor de carga y F el ángulo de alabeo o "Bank angle"

Además las cantidades de Gs se ven afectadas por la turbulencia reinante, y la ponderación que normalmente se aconseja tanto para turbulencias como virajes es:

Ángulo de alabeo
" Bank Angle "
Factor de Carga
(G , n)
15º
1,03 G
30º
1,15 G
40º
1,40 G
50º
1,50 G
60º
2,00 G
Turbulencia  
sin turbulencia
1,03 G
turbulencia ligera
1,15 G
turbulencia moderada
1,40 G
turbulencia fuerte
1,50 G

Por ejemplo, en el avión del ejemplo anterior, con un GW de 180000 lbs, si realiza un viraje de 40º de alabeo, tendrá un comportamiento mientras dure el viraje y si no hay turbulencia, equivalente a un GW de 180000 lbs x 1,4 = 252000 lbs.
Igual si enfrenta una turbulencia moderada sin viraje 180000 lbs x 1,4 = 252000 lbs.

En cambio si se realiza el mismo viraje con turbulencia moderada el avión se comportaría como si pesare 180000 lbs x 1,40 x 1,40 = 352,800 lbs.

Como pueden ver el tema es de consideración a la hora de realizar virajes.

Influencia del Centro de Gravedad.

Normalmente parte del esfuerzo de soportar la carga la realiza principalmente la superficie alar pero distribuyendose en menor medida en el empenaje de cola, en realidad en el estabilizador horizontal y timón de profundidad.

Si se desplaza el centro de gravedad hacia adelante (por delante del eje transversal de las alas), el la distribución del peso cambia, disminuyendo la soportada en el empenaje de cola, pero aumentando la soportada por las alas, aumentando su carga, y en consecuencia disminuyendo la sustentación.

Por el contrario, un centro de gravedad muy retrasado aumentará la carga en el empenaje de cola, el avión mostrará un tendencia la levantar el morro, esto facilita el alcanzar el ángulo crítico y su consiguiente entrada en pérdida, En algunos casos puede llegar a dificultarse mucho el nivelar la nave.

Vale decir que la mayoría de los aviones comerciales se los diseña estables, esto es entre otras cosas, que se lo diseña para salir solo de la situación de pérdida con solo liberar los mandos, esencialmente el timón de profundidad, esto será posible si el centro de gravedad se encuentra dentro de los límites especificados por el fabricante, caso contrario difícilmente pueda recuperarse.

Finalmente podemos agregar que el centro de gravedad demasiado desplazado ademas de disminuir la sustentación, suele aumentar la resistencia ( Drag ) al avance, debido a la actitud que este tiende a tomar la nave, en consecuencia aumentara también el consumo de combustible.

Influencia del Hielo en las superficies.

El hielo tiende a formarse durante el vuelo por lo general en los bordes de ataque de las alas como del empenaje de cola, esto trae como consecuencia :

Aumento del peso de la nave
Aumento de la resistencia al avance ( Drag ).
Disminución de la sustentación por modificación del perfil alar.

El hielo al depositarse el las superficies, no solo aumenta el peso de la nave, sino que también esta aumentando la superficie de contacto con el aire y desde luego la fricción con este, como consecuencia existirá una mayor resistencia y consumo de combustible.

El mayor problema se da en la modificación del perfil alar, pues el hielo tiende a depositarse sobre los bordes de ataque cambiando el flujo de aire por las superficies.

Las formaciones de hielo granular, constituido por pequeñísimas gotas adopta un perfil afilado, siendo estas arrastradas y apartadas por el flujo de la corriente de aire (fig 1).

Figura 1: Formación de hielo granular.

En cambio si la formación es de hielo claro (fig 2), las gotas resistirán el flujo y rápidamente se extenderán en forma aplanada por todo el borde, lo que originara turbulencias aerodinámicas en las capas del flujo laminar y su consecuente disminución en la sustentación.

Figura 2 : Formación de hielo claro.

Los reactores, por su velocidad, logran un calentamiento cinético significativo en el borde de ataque, disminuyendo a lo largo de la cuerda alar, volando en condiciones de engelamiento, el hielo es barrido hacia atrás y se formara en la mitad posterior del ala.

El hielo depositado en el empenaje de cola tiende a provocar vibraciones y una marcada tendencia a desviar el timón de dirección.

 

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