La Aeronáutica en los primeros días

Fundamentos de los aeroplanos

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La Aeronáutica en los primeros días del año 1910
Dirigibles y aeroplanos sus proezas y progresos

R. Pedro Marcoláin San Juan


Fundamentos de los aeroplanos


16. Aeroplanos: sus fundamentos. Enseña la Física que el aire retarda la caída de los cuerpos y que la resistencia del aire al movimiento de éstos es proporcional á la superficie que presentan. De dos hojas iguales de papel cae más pronto la que se estruja en forma de bola.

Esta resistencia del aire, ejerciéndose sobre una superficie plana, varía con la extensión y forma de ésta, con su inclinación sobre la dirección del movimiento y con la velocidad.

El cristal, que se coloca delante de un automóvil, para preservar á los viajeros de las molestias del aire, dá por resultado la disminución de la velocidad del vehículo. Y si este cristal no estuviera fijo, caería por efecto del empuje del aire, ó sería preciso, para sostenerlo, una fuerza opuesta en sentido contrario. De donde resulta que la resistencia del aire es una fuerza perpendicular al plano del cristal y dirigida en sentido contrario de la marcha. Su punto de aplicación es el centro de la superficie y se denomina centro de presión.

Ángulo de ataque. Si desde la posición vertical hacemos pasar gradualmente el cristal hasta la posición horizontal, veremos que la Velocidad del automóvil aumenta cada vez más, porque disminuye la resistencia del aire, aproximándose al borde anterior el centro de presión.

De modo,, que el máximum de resistencia del aire corresponde á la posición vertical de la vidriera ó sea á un ángulo de 90°, formado por ésta con el horizonte, y el mínimum á la posición horizontal, en que este ángulo es cero.

Llámase ángulo de incidencia y también ángulo de ataque al formado con la horizontal por la dirección de una superficie, que se mueve en el aire, p. e.: la de-un aeroplano.

La resistencia del aire aumenta con el valor del ángulo de ataque y, por consiguiente, cuanto mayor sea éste, mayor habrá de ser la potencia del motor empleado-Es decir, que el ángulo de ataque ha de ser muy pequeño.

Influencia de la superficie. Es evidente y la experiencia lo demuestra, que duplicando la superficie del cristal, es también doble la resistencia del aire á la marcha, y en general es proporcional dicha resistencia al valor de la superficie.

Envergadura. Dadas dos hojas de cartón iguales, de forma rectangular prolongada, moviéndose horizontalmente en el aire, en línea recta y conservando una pequeña inclinación, supongamos que una de ellasofrez-ca el lado mayor por delante y la otra el lado menor. La resistencia opuesta por el aire será mayor en la primera, á pesar de tener igual superficie. La causa de ello es que cuando se presenta al frente el lado pequeño, resbalan con facilidad las moléculas aéreas á lo largo de los lados mayores, mientras que, al presentarse delante el lado mayor, quedan aquellas aprisionadas en la partemedia, hasta que ha pasado toda la hoja.

La dimensión perpendicular á la dirección del movimiento se llama envergadura. La resistencia del aire aumenta con el valor de la envergadura. Así, pues, las superficies de sustentación de los aeroplanos necesitan mayor dimensión en sentido trasversal á la dirección del movimiento; lo mismo ocurre con las alas de las aves.

Velocidad. Si en el ejemplo del automóvil damos á éste doble velocidad, será cuatro veces mayor la resistencia del aire ó la fuerza necesaria para sostener el cristal, lo cual quiere decir que la resistencia del aire es proporcional al cuadrado de la velocidad.

17. Equilibrio de una cometa. Representemos por CC la sección de una cometa, siendo su plano perpendicular al de la fig. 6, y supongamos fija la cuerda al punto medio I del cuadro. Representemos además el peso P de la cometa por la longitud I P, como fuerza, que obrará hacia abajo en la F¡g. o. Equilibrio ae

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ϖdirección de la plomada. Por otra parte, la superficie C C, recibe del Viento una presión, perpéndicularmenté dirigida y aplicada al centro dé empuje, que suponemos sea I, y representamos por I R. Y por último, -sea I F' la tensión de la cuerda, .que la sujeta al suelo.

Según la ley del paralelógramo,, párn 57, la fuerza IR puede descomponerse en otras dos, la I V, vertical y la I F, en la prolongación de-la cuerda y opuesta á I F'. De este modo, el sistema de las tres fuerzas, que actúan sobre la cometa, queda sustituido por el conjunto de otras cuatro P, V, F y F', que no alteran el sistema.

Ahora bien; al peso P se opone la fuerza V, que tiende á levantar la cometa. Cuando el empuje del viento sea bastante grande, crecerá también la componente vertical V, y al ser mayor que el peso P de la cometa, ésta se elevará. Pero entonces levantará un.peso mayor de cuerda y el aparato se.inclinará menos sobre el horizonte: luego disminuirá R y por tanto su componente V.

Aumentando P y disminuyendo V por efecto de la subida de la cometa, se igualarán estas dos fuerzas en un momento dado. A la vez F es destruida por F', que es la tensión ejercida sobre la cuerda por el niño que la sujeta, y la cometa queda inmóvil.

Si aumenta la fuerza del vjento, R aumenta también é igualmente V y el aparato sube, hasta encontrar otra posición de equilibrio, en que P sea igual á V y F' igual á F. Viceversa, si disminuye el viento, descenderá la cometa.

Cuando no hay Viento, el niño corre cuanto puede, para dar origen al viento que hace falta á la cometa. Entonces la resistencia del aire al movimiento origina sobre la cometa" una fuerza R, cuyo valor depende de la Velocidad de la carrera. Cuanto más rápida sea ésta, mayores ^erán los valores de R y de V y, por tanto, mayor también la altura, á que suba la cometa.

18. Principio del aeroplano. ¿Cómo puede moverse en la atmósfera, sin caer, un cuerpo más pesado que el aire? ¿Cuál es el fundamento del aeroplano?

a) Sea SS (fig. 7) la sección de una superficie plana, reducción ϖdel aeroplano: supongámosla resbalando libremente sobre un suelo llano y conservando su inclinación sobre el horizonte.

El aparato, primitivamente en reposo, se pondrá en movimiento por ■el esfuerzo de tracción F, que ejecuta la hélice; pero el aire ejerce una resistencia IR sobre el plano SS en sentido perpendicular al mismo. Se puede descomponer la fuerza AI en la vertical IV y la horizontal IH, opuestas respectivamente al peso P del cuerpo y á la fuerza de tracción F. Si el aparato está accionado por un motor y una hélice conve-

nientes, la velocidad aumentará con rapidez y como AI, resiste ncia del aire, crece proporcionalmente al cuadrado de la velocidad, crecerán á la par las componentes y por tanto la V; cuando ésta llegue á superar en Valor al peso P, el aparato se elevará. Resulta, pues, que la elevación del aeroplano es debida:,!.0 á la resistencia del aire, que, por efecto de la propulsión, engendra una componente vertical en sentido contrario á la gravedad, y 2.° á la velocidad, que hace á esta componente superior al peso del aparato.

b) Una Vez en el aire, continuaría subiendo el aparato hasta cierta altura, en la que V y P fueran iguales. Pero, si se modifica la inclinación del aparato—con auxilio de un gobernalle de profundidad—Variará el valor de R y, por tanto, se podrá hacer V igual á P por este medio. En tal caso, libre el aparato déla acción de fuerzas verticales, podrá moverse horizontalmente.

c) Si paramos la atención en la fuerza H, veremos que también habrá aumentado de valor y, como es opuesta á la fuerza de tracción F de la hélice, habrá que gastar una parte del trabajo motor en vencer la fuerza H, que es la resistencia al avance del aeroplano.

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Fig. 7. Principio del aeroplano.

Así, pues, al motor son debidos el trabajo de sustentación y el de propulsión en el aire.


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