RELACIÓN EMPUJE/PESO Y CARGA ALAR

Camarillo Rivera Oscar ArturoGuevara Romero José AlfredoGutiérrez Hernández Jorge AntonioValladares Hernández Julio César

INTRODUCCIÓN

En este capítulo hablaremos sobre dos relaciones, la carga alar (W/S), y la relación empuje/peso (T/W) y como afectan en el diseño de nuestra aeronave. Las cuales afectaran parámetros como las distancias de despegue, por ejemplo, para una distancia corta de despegue se necesita bajo W/S y T/W o alto W/S y T/W

ESTIMACIÓN DE LA RELACIÓN T/W

T/W altoVentajas :más aceleración, mejores tasas de ascenso y girosDesventajas: más consumo de combustible, lo cual hará

elevar el peso bruto de despegue T/W no es constante (el peso varía, el empuje varía con

altitud, y depende de la fase de la misión) Poder de carga (W/HP) un alto poder de carga indica un

motor pequeño, los valores oscilan entre 10-15, este se usa para aeronaves impulsados por motores turbohélices

Convertir T=550ηp (HP)/V ηp = eficiencia definida por el empuje generado por cada

caballo de fuerza proporcionado por el motor

ESTIMACIÓN ESTÁTICA DEL T/W

Debido a que la relación T/W no varía entre las clases de aeronaves, se pueden utilizar tablas para estimar la relación T/W que tendrá nuestra aeronave.

ESTIMACIÓN DE LA RELACIÓN T/W

Utilizando el número Mach máximo o velocidad máxima valido para los diferentes tipos de aeronaves se puede realizar la primera estimación de la relación T/W

Sabemos que para un vuelo en crucero no acelerado el empuje debe ser igual al arrastre generado y que el levantamiento debe ser igual al peso del aeronave. Entonces de aquí podemos obtener la siguiente expresión:

Como vimos anteriormente la relación L/D se puede calcular utilizando el alargamiento mojado del ala (wetted AR). Calculamos el máximo L/D de la figura 3.6

para turbohélices L/D es el mismo que el máximo L/D

para aeronaves jet L/D es el 86% del L/D máximo.

Este método sólo es válido para condiciones de crucero con una altitud cercana a la óptima y no es válido para otras altitudes, como por ejemplo a nivel del mar.

Cuando la carga alar se selecciona, como se explicará más adelante, se vuelve a calcular la relación L/D y a su vez se vuelve a checar el cálculo de la relación T/W

(T/W) TAKE OFF

Como el cálculo se realiza en crucero, el peso que se tendrá no será el mismo que el de despegue, ya que se tiene que reducir al peso de despegue el combustible quemado en el despegue y ascenso hasta llegar a la altitud crucero. Para aeronaves típicas se tiene que el peso al empezar el crucero es de aproximadamente 0.956 el peso de despegue

(T/W) TAKE OFFAeronaves propulsadas por aerorreactores

High bypass ratio turbofan 20-25% Empuje máximo de Despegue

Low bypass ratio turbofan 40-70% Empuje máximo de Despegue

Aeronaves propulsadas por hélice

piston powered 75% Empuje máximo de Despegue

turbohélices 60-80% Empuje máximo de Despegue

CARGA ALAR

La carga alar es la relación que existe entre el peso de la aeronave y el área del ala.

VELOCIDAD DE PÉRDIDA

DISTANCIA DE DESPEGUE

DESPEGUE CON CATAPULTA

LANDING DISTANCE

Existe un numero de valores diferentes referidos a la distancia de aterrizaje.

Landing ground roll. Distancia en que la aeronave toca la

pista por primera vez hasta que está completamente detenida.

FAR 23 LANDING FIELD LENGTH

Se tiene un obstáculo de 50 ft cuando todavía la aeronaves esta en velocidad de aproximación.

Después de cruzar el obstáculo el piloto baja la aeronave a velocidad de touchdown aproximadamente 1.15 la velocidad de perdida.

WING LOADING

La distancia de aterrizaje es en gran parte determinada por la carga alar.

La energía cinética y por lo tanto la distancia de parada de la aeronave, varían con el cuadrado de la Touchdown Speed.

Para aeronaves con sistema de inversión de flujo o reversas la ecuación anterior se multiplica por 0.66.

Para el FAR 25 referente a aeronaves comerciales se multiplica por 1.67 para así tener un margen de seguridad.

En Jet aircraft la distancia de aterrizaje se calcula a 0.85 del Takeoff Weight.

En Military aircraft se calcula con full Payload y un porcentaje del combustible ( Usualmente 50%).

ARRESTED DISTANCE

En las aeronaves de la marina son paradas por un cable-freno llamado «arresting gear».

Se sujeta a dos extremos de la base marítima y la aeronave se detiene en una distancia muy corta.

La velocidad de aproximación es 1.15 la de perdida, esto es para que la aeronave tenga suficiente velocidad para sobrevolar si pierde el cable.

ARRESTING GEAR WEIGHT LIMITS.

WING LOADING FOR CRUICE

Para tener el máximo rango durante el crucero se debe hacer la selección de la carga alar para tener un alto L/D.

Para determinar la carga alar en la cual se tiene el máximo rango de crucero.

CRUISE-CLIMB

Se reduce W/S debido al combustible quemado, debemos reducir la presión dinámica. Lo puedes hacer reduciendo velocidad por tanto puedes ascender para tener menos densidad en el aire.

Jet Aircraft.

PREGUNTAS

1.- ¿Qué se necesita para que la distancia de despegue sea corta?

A) baja relación de W/S y T/W B) alta relación de W/S y T/W C) A y B son correctas D) ninguna es correcta

2.- Para aeronaves típicas ¿cuál es el peso aproximado que se tiene al momento de empezar el vuelo en crucero?

A) 0.915 veces el peso de despegue B) 0.956 veces el peso de despegue C) 0.915 veces el peso de ascenso D) 0.956 veces el peso bruto del

aeronave

3.- ¿Cuál es el valor de la velocidad de despegue?

A) 1.1 Vstall B) 1.3 Vstall C) 1.5 Vstlal

4.- ¿ A que porcentaje del Takeoff Weight se calcula la distancia de aterrizaje de un Jet Aircraft?

A) 80% B) 85% C) 90% D) 75%