Treballs premiats

L’aerodinàmica aplicada als perfils alars

L’aerodinàmica aplicada als perfils alars

Detall

Àmbit temàtic: ENGINYERIA I ARQUITECTURA
Edició: Premiats 2014

Centre: Col·legi Jesuïtes de Sarrià Sant Ignasi, Barcelona
Autora: Lucia Espinel Roig
Nivell educatiu: 2n Batxillerat
Tutor: Victor Domínguez Lara

 

 

Objectius:

  1. Entendre els conceptes de l’aerodinàmica aplicada als avions.
  2. Fer recerca sobre la influència de les parts de l’avió en el vol i entendre les consideracions bàsiques, estabilitat i manejabilitat, del seu disseny.
  3. Investigar sobre la influència dels diferents perfils de les ales en el vol de l’avió.
  4. Conèixer els conceptes implicats i condicions d’equilibri de forces per a les 3 fases del vol.
  5. Entendre els conceptes bàsics de l’estabilitat en la mecànica del vol i en el seu control.
  6. Comparar dos tipus de perfils alars comunament utilitzats en l’aerodinàmica: perfil pla i perfil simètric.
  7. Elaborar un avió capaç de portar les dues ales amb diferent perfil alar aplicant els coneixements teòrics adquirits.
  8. Fer possible el vol de l’avió i comprovar el bon funcionament dels sistemes i components.
  9. Analitzar el comportament de les ales al llarg del vol emprant un mètode de mesura acurat per extreure dades experimentals.
  10. Contrastar les hipòtesis a partir del treball de camp i comprovar que la part teòrica es compleix a la pràctica.

 

Metodologia:

Vaig començar extraient informació de llibres, revistes i arxius digitals per a després poder començar el treball de camp. Si més no, al llarg del procés, he treballat paral·lelament la part pràctica amb la teòrica. Les fases de la recerca han sigut: el disseny, la construcció, el circuit de l’electrònica embarcada de RC juntament amb l’addicional de mesura (decisió més tard) i, finalment, el centrat i pesatge. En tot moment, he basat la recerca en el mètode científic per obtenir resultats precisos, objectius i fiables. Per consegüent, vers el dubte, he hagut de refer els càlculs, comprovar el funcionament prèviament abans d’utilitzar qualsevol cosa i assegurar-me que fos correcte.
Una vegada enllestit he procedit a fer tres experiments en el vol per a poder comparar en condicions reals la influència de les característiques de cada perfil. Els experiments, portats a terme per pilots experimentats, es basen en la determinació de la velocitat màxima, mínima (a angle d’atac 0º) i de pèrdua. L’electrònica addicional, proporcionada en gran part per l’empresa HEMAV, ha fet possible la mesura rigorosa dels tres paràmetres, així com la posterior extracció de dades. He elaborat diverses taules i gràfics dels resultats mitjançant les dades extretes d’una sonda Pitot, a través del programa Mission Planner, i amb la informació del GPS i Google Earth he pogut reproduir la trajectòria del vol a la mateixa pista. Finalment, he pogut extreure conclusions sobre els experiments i comparar les dades amb la teoria.

 

Conclusions:

Segons la velocitat màxima, l’avió amb perfil simètric és un 6,93% més ràpid que l’asimètric. Aquest resultat corrobora la primera hipòtesi atès que la forma del perfil influeix en la resistència que genera.
Respecte a la velocitat mínima, al perfil asimètric és un 28,59% menor que la que necessita el perfil simètric per a sustentar el mateix avió, per això, verifico que el perfil asimètric té més força de sustentació que el simètric.
Actualment, es persegueix trobar perfils de certa polivalència, és a dir, que tinguin bones característiques de CL, CM,CD i CL/CD i que s’adeqüin a cada aplicació. A més, el perfil canvia al llarg de l’envergadura. Els més utilitzats són els perfils asimètrics amb una línia de curvatura mitjana (perfil de l’ala) inferior al 3.43% de la corda.
Pel que fa a la velocitat de pèrdua, el perfil Clark Y-14 és un 24,6% menor que l’obtinguda amb el perfil NACA 0014.
La tercera hipòtesi, plantejada durant el treball, afirma la possibilitat de substituir els costosos túnels de vent per avions de ràdio control en l’estudi empíric dels paràmetres aeronàutics. A favor: l’experimentació en condicions atmosfèriques reals, molt més econòmic i permet treballar amb dimensions majors. En contraposició: no controles el temps a l’aire lliure, s’ha de millorar el calibratge de l’electrònica d’obtenció de dades i, per acabar, no permet fer un estudi tan acurat dels fenomens aeronàutics en l’ala de l’avió.


Compartiu aquest projecte