Gracias por la oportunidad de A2A.
Trataré de abordar esto de una manera que lo aborde desde el punto de vista de un laico, pero donde el laico tenga cierta comprensión de las fuerzas y los componentes del vector.
Tenga en cuenta que se ha corregido el siguiente párrafo en cuanto a la dirección de la fuerza del componente denominada Arrastrar
Si nos sentimos cómodos con el hecho de que definimos Levantar y Arrastrar de manera que: –
- ¿Cómo es dedicarse a la ingeniería mecánica siendo una niña (soy la única niña en estar en la clase)? ¿Hay alguna ventaja, a pesar de las desventajas obvias involucradas?
- ¿Qué sucede si las 4 ruedas de un automóvil están conectadas al volante?
- ¿Es el caucho material quebradizo o dúctil?
- ¿Podemos ahorrar energía usando sistemas de bloques y poleas?
- ¿Cómo funcionan los engranajes magnéticos?
- El ángulo relativo de sus respectivas líneas de acción es de 90 grados (ángulo recto)
- la línea de acción de Drag es paralela y opuesta al ‘viento relativo’ ( movimiento relativo del cuerpo y el fluido dentro del cual está inmerso)
entonces podemos ver que debería ser posible definir en una gráfica para cualquier valor medido de alfa, el Ángulo de ataque (AoA), que es la orientación del acorde del perfil aerodinámico de un ala con el viento relativo, los valores asociados de Levantar y arrastrar.
Dado que esas mediciones de elevación y arrastre se ven afectadas por la velocidad del flujo de la corriente libre (magnitud del viento relativo) y otras condiciones como la densidad del fluido, podemos obtener cantidades adimensionales, es decir, coeficientes (por lo que dividimos las magnitudes medidas de las fuerzas por las magnitudes medidas de las propiedades contribuyentes conocidas) que luego podemos graficar para los diferentes ángulos de ataque.
Esto nos da una visualización rápida de cómo Lift variará con AoA y cómo Drag variará con AoA cuando ambos se tracen contra AoA simultáneamente.
A partir de estos tipos de parcelas, podemos ver fácilmente dónde podemos comenzar a observar: –
(1) – el punto donde una disminución en la elevación comienza con el aumento de AoA
(2) – donde hay un arrastre mínimo para un AoA dado
(3) – en el cual AoA hay la mayor diferencia entre Levantar y Arrastrar
(1), (2) y (3) anteriores son todas las condiciones típicas que los diseñadores estarían interesados en determinar (si está estudiando ingeniería aeronáutica, debe reconocerlas).
Por lo tanto, puede usar los gráficos o las parcelas que se produjeron a partir de datos experimentales para calcular (tipo de ingeniería inversa) las fuerzas reales aplicables para su propio diseño elegido multiplicando los valores de los coeficientes para un AoA dado con los parámetros de su diseño (velocidad, densidad, Relación de aspecto, longitud de acorde, etc.)
El arrastre polar:
Ahora, cuando se expresa como una función del tipo “y = f (x)”, ‘Cd = F (Cl)’ esencialmente tiene la ecuación polar de arrastre; para cada valor de Cd conocemos el valor correspondiente de Cl (para un AoA dado) y, por lo tanto, podemos ‘ajustar la curva’ para derivar la función (F) que relaciona los dos parámetros Cd y Cl.
Aquí estoy equiparando “y” para ser Cd y “x” para ser Cl (piense que los ejes se han cambiado por conveniencia porque tendemos a saber con qué Lift estamos lidiando, ya que es en gran medida lo que se necesita para oponerse al peso deseado que debemos tener en cuenta con nuestro diseño. La correspondiente resistencia calculada nos indica qué magnitud de empuje necesitaremos para superar la resistencia asociada con ese nivel de elevación).
Espero que leer Wikipedia ahora tenga un poco más de sentido:
Arrastre polar – Wikipedia
ps – Área de forma plana = Relación de aspecto x longitud del acorde ^ 2
Comentarios adicionales:
Como Mehdi Seddiq ha señalado con bastante razón en su respuesta y también con el impulso de Jaime Beneyto Gómez de Barreda, también trataré de poner en perspectiva la importancia del Drag Polar cuando se trata de volar en diferentes condiciones, como la altitud (vis una densidad de aire vi) y velocidades.
Mach Number nos permite trazar los coeficientes de elevación y arrastre para varios ángulos de ataque a cualquier velocidad y altitud, ya que Mach Number nos proporciona una relación adimensional de la velocidad del cuerpo a la velocidad local del sonido en el medio en el que El cuerpo está viajando. Esto también nos permite trazar una familia de Polares de arrastre (diferentes números de Mach) en el mismo gráfico y, por lo tanto, es útil para realizar evaluaciones rápidas de Levante y Arrastre con velocidad independiente de la altitud.
El número de Reynold nos permite atender diferentes combinaciones de densidad y viscosidad con velocidad y configuración, lo que resulta en un flujo característico más allá del cuerpo inmerso en el fluido. Esto también nos permite trazar una familia de Polares de arrastre (diferentes números de Reynold) en el mismo gráfico. Sin embargo, bajo esta circunstancia, la variación de elevación y arrastre con ángulo de ataque, nos da una idea del rendimiento no solo en función de la velocidad, sino también de las características del flujo, es decir, de naturaleza laminar versus turbulenta.
La ” conclusión ” es que, con un vistazo rápido, tener múltiples diagramas de arrastre polar en el mismo gráfico le permite evaluar la relación entre Levantar y Arrastrar con AoA, para diferentes condiciones de flujo relativo y esto resulta útil cuando busca optimizar su diseñar o lograr puntos de diseño especificados.