¿Alguna vez te has preguntado qué es arrastrar? Se trata de una de las fuerzas de vuelo más importantes, pero a menudo desconocida por los no expertos en aviación. En este artículo te explicamos de manera clara y sencilla qué es y cómo afecta al vuelo de las aeronaves. ¡No te lo pierdas!
Aprender sobre las diferentes fuerzas de vuelo es vital para comprender su aeronave y cómo vuela. Una de las principales fuerzas que seguramente encontrará es un lastre. Pero, ¿qué es el arrastre? Bueno, estás a punto de descubrirlo mientras te mostramos los principales tipos de arrastre, cómo se crean y por qué es tan importante saber sobre el arrastre.
El arrastre es la fuerza opuesta al empuje. Es causado por la resistencia aerodinámica cuando un objeto se mueve por el aire. Arrastrar es un término general. Es la suma de varios tipos diferentes de arrastre que tienen diferentes fuentes. Estos pueden incluir; arrastre de forma, arrastre parásito, arrastre inducido y varios más.
¿Quieres saber cuáles son?
Siga leyendo para averiguarlo…
¿Qué es arrastrar?
Cuando los aviones vuelan, están sujetos a cuatro fuerzas diferentes. Cada fuerza tiene su opuesto. Los emparejamientos son los siguientes: –
| fuerza de vuelo | Fuerza opositora |
| Elevar | Peso |
| Empuje | Arrastrar |
Mirando la tabla anterior, verá que la resistencia es la fuerza opuesta al empuje.
Espera, arrastra no es la fuerza opuesta para levantar?
No, en términos simples, si el empuje hace que la aeronave acelere, la resistencia hará que la aeronave disminuya su velocidad.
Esto es exactamente lo que sucede cuando la fuerza de arrastre excede el empuje disponible. Esta es precisamente la razón por la que los aviones como planeadores (que no tienen empuje) está diseñado de tal manera que ofrece una resistencia mínima.
¿Interesado en planeadores? Es posible que desee comprobar esto…
Si alguna vez ha sacado la mano por la ventana de un automóvil en movimiento, habrá tenido experiencia de primera mano con el arrastre. Es la fuerza que sentirás en tu mano mientras se mueve por el aire. Usando este concepto simple, ya puedes entender un poco sobre el arrastre.
Y aquí está la cosa…
Cuanto más grande sea tu mano y más rápida sea la velocidad del coche, ¡más fuerza sentirás!
¿Por qué?
Bueno, en realidad es bastante simple. Lo que sientes son innumerables moléculas de aire golpeando tu mano. Cuanto más grande sea tu mano, más moléculas de aire chocarán con ella. Cuanto más rápido sea el automóvil, mayor será la fuerza con la que chocarán las moléculas de aire.
Cosas simples, ¿verdad?
Sin embargo, no es tan claro.
Lo que has sentido al meter la mano en el flujo de aire es en realidad una combinación de factores. Si bien usamos el término general «arrastre», nos referimos a varios tipos diferentes de arrastre, que se suman todos juntos.
Esta ‘suma’ también puede llamarse ‘coeficiente de arrastre’. Puede sonar bastante técnico, pero en realidad es bastante fácil de entender. Se parece a esto: –
Arrastre total = Arrastre parásito + Arrastre inducido
Exploremos cada uno de estos tipos de resistencia a la vez y cómo se suman para formar un todo mayor.
Los principales tipos de arrastre
Arrastre es un término general que se usa para describir la resistencia aerodinámica generada por varias fuerzas que interactúan. Nosotros, como pilotos, dividimos y luego subdividimos ‘arrastre’ en algunas categorías diferentes: –
¿Qué es arrastrar? Todo lo anterior. Esto es lo que necesita saber…
Arrastre parásito
La resistencia parásita es lo que los diseñadores de aeronaves hacen todo lo posible por reducir. Sus efectos e influencia se pueden controlar hasta cierto punto.
¿Recuerdas cómo hablamos un poco antes sobre las ventanas y las manos de los autos? La mayor parte de la fuerza que habrías sentido proviene del arrastre del parásito. Si pudieras hacer tu mano más pequeña, podrías reducir la resistencia, ¿verdad?
Sin embargo, te sorprenderá saber que la historia no termina ahí. Nosotros más subdividir el arrastre del parásito en tres categorías.
Arrastre de formulario
Imagina una piedra grande y un dardo.
¿Cuál crees que genera la mayor resistencia cuando se lanza por el aire?
La roca, obviamente.
Esto ocurre porque la roca tiene una forma no aerodinámica, o dicho de otro modo, su forma crea arrastre.
El arrastre de forma es una función de la forma y de cómo se presenta al flujo de aire. Una tabla grande sostenida por el extremo delgado contra el viento probablemente no genere mucha resistencia. Sin embargo, mantenga esa tabla en escuadra en una brisa y sentirá una fuerza significativa.
Arrastre por fricción
Si alguna vez pasas la mano por un ala, notarás algo realmente obvio.
Las alas de los aviones son en realidad liso.
¿La razón de esto?
Las superficies más lisas fomentan menos arrastre por fricción.
El arrastre por fricción es causado por superficies ásperas que alientan que el aire se «pegue» a ellas. Si bien esto no se puede reducir a cero, se puede minimizar en gran medida.
Arrastre de interferencia
El arrastre de interferencia es algo que los diseñadores de aviones no poder alejarse de.
¿Por qué?
Es causado por diferentes flujos de aire que se encuentran en los puntos donde se unen las superficies de las aeronaves. Una de las áreas donde esto es significativo es en las raíces de las alas, donde se unen al cuerpo.
Ya sea que mire aviones ligeros más pequeños o grandes aviones a reacción, normalmente verá intentos en el diseño para reducir las esquinas angulares y ásperas donde se puede crear resistencia. Esto normalmente se logra a través de carenados suaves y aerodinámicos.
Comprender el arrastre parásito
Comprender el arrastre del parásito es bastante simple.
Piense en nuestra analogía con el coche de ‘la mano fuera de la ventana’. ¿Recuerdas que cuanto más rápido va el coche, mayor es la fuerza generada?
Este es un ejemplo práctico de arrastre parásito. En realidad, existe una regla sobre cuánto aumenta la resistencia en función de la velocidad. La resistencia parásita aumenta al cuadrado de la velocidad.
Para explicar este concepto en lenguaje sencillo, si tu velocidad es el doble de rápida, crearás cuatro veces más arrastre parásito. Ve cuatro veces más rápido y realmente creas dieciséis veces más arrastre.
Con suerte, con lo anterior en mente, puede ver por qué la reducción de la resistencia parásita ocupa un lugar destacado en la lista de prioridades de los diseñadores de aviones. ¡La forma del ala puede marcar la diferencia!
Arrastre inducido
La resistencia inducida es un poco diferente.
Mientras que la resistencia parásita aumenta con el aumento de la velocidad, la resistencia inducida se reduce cuanto más rápido vas.
Pero, qué es arrastre inducido?
La resistencia inducida es un subproducto de la sustentación. Y no hay escapatoria de eso. Cuanta más sustentación generes, mayor será la resistencia inducida que produzcas.
Digámoslo simplemente…
Cuando la sustentación está en su punto más alto, también lo está la resistencia inducida.
Normalmente encontrará más resistencia inducida durante las fases en las que exige mucho del ala a bajas velocidades, como durante el despegue y cuando se despliega. Dispositivos de gran altura, como flaps..
La resistencia inducida es más alta en las puntas de las alas y más baja en las raíces de las alas. Estos ‘vórtices’ de arrastre inducidos (un nombre elegante para aire en remolino) alrededor de la punta del ala crean un vacío, creando una fuerza de tracción hacia atrás.
¿Una fuerza que actúa en dirección opuesta al empuje? ¡Suena familiar!
¡Sí, eso es un lastre!
¿Qué causa el arrastre inducido?
En realidad es bastante simple.
Sin entrar en grandes cantidades de teoría aerodinámica, las alas funcionan de la siguiente manera…
Alta presión debajo del ala, baja presión en la parte superior del ala (vea, le dijimos que era simple).
Sin embargo, en el fin del ala, tenemos un problema. El aire a alta presión puede deslizarse por la punta del ala y comenzar a mezclarse con el aire a baja presión. induciendo un flujo de aire turbulento.
…De ahí el nombre inducido arrastrar.
Si quieres visualizarlo, echa un vistazo a este breve vídeo…
Si está mirando partes de un ala y quería saber qué son estos ‘winglets’ en miniatura en las puntas, ¡ahora lo sabe! ¡Están ahí para retrasar y reducir la resistencia inducida!
Ola de arrastre
La resistencia de las olas no es algo con lo que te encuentres mucho al volar un avión ligero, ¡pero vale la pena conocerlo!
El arrastre de las olas es algo en lo que los diseñadores de aviones de alta velocidad piensan mucho. Se forma cuando los aviones comienzan a acercarse a velocidades transónicas y supersónicas. Es causado por aire comprimido. Esto hace que se acumulen ondas de choque a lo largo del ala, interrumpiendo el flujo de aire.
¡Si estas ondas de choque se vuelven demasiado grandes, puede resultar en una separación completa del flujo de aire del ala y una pérdida de control! Afortunadamente, a menos que vuele en un avión supersónico, es altamente es poco probable que encuentre un arrastre de onda significativo.
¿Por qué son importantes los arrastres? 5 cosas a considerar
Comprender la resistencia es de vital importancia. ¿Puedes pensar en alguna situación de la vida real en la que la resistencia pueda ser un factor y útil o un obstáculo?
Aquí hay algunas cosas generales a tener en cuenta cuando se habla de arrastre: –
Con un aumento de peso, viene un aumento de resistencia
En nuestra tabla anterior, discutimos las fuerzas de vuelo opuestas. Sin embargo, puede ser un poco más complejo. La verdad es que las cuatro fuerzas de vuelo interactúan entre sí hasta cierto punto.
¿Por qué un aumento de peso provoca un aumento de la resistencia?
Bueno, ¿recuerdas que hablamos sobre parásitos y arrastre inducido?
La resistencia parásita aumenta al cuadrado de la velocidad aerodinámica. Para generar sustentación que iguale o supere el peso, necesitamos volar más rápido… ¡Más velocidad es igual a más arrastre parásito!
Debido a que necesitamos aumentar la sustentación para igualar o superar el peso a velocidades lentas, ¡también generaremos mucha más resistencia inducida!
Por lo tanto, es seguro decir que, en general, un aumento en el peso conduce a un aumento en la resistencia aerodinámica total de la aeronave. Es posible que te lleve más tiempo volar, ¡y acelerar también puede llevar más tiempo!
La contaminación en las superficies de las aeronaves aumenta la resistencia
Si hay algo que los pilotos tratan de evitar, es cualquier objeto extraño en el ala. Esto podría incluir: –
- hielo o escarcha
- Excrementos de aves
- errores aplastados
- remaches ‘reventados’
- arena y suciedad
- Abolladuras y golpes
Todo lo anterior causará arrastre parásito. Lo que significa una reducción en la eficiencia de las aeronaves.
El hielo es particularmente peligroso. ¡No solo causa fricción y cambia la forma del ala, sino que incluso una capa delgada de hielo puede causar un aumento significativo en el peso! Y, como vimos anteriormente, ¡el aumento de peso significa más resistencia!
Arrastrar es útil para reducir la velocidad
Cuando se trata de arrastrar, ¡no todo es malo! De hecho, puede ser útil para nosotros como pilotos.
Recuerde, el arrastre es la fuerza opuesta al empuje. ¡Si vamos demasiado rápido, puede usarse para reducir la velocidad! Los pilotos comerciales suelen utilizar dispositivos como frenos de velocidad para aumentar la velocidad de descenso de la aeronave o reducir su velocidad.
Los frenos de velocidad son literalmente vallas enormes en la parte superior del ala que aumentan la resistencia.
Si por casualidad vuela un avión con engranajes retráctiles, notará que la velocidad decae mucho más rápido con el tren hacia abajo. Esto es puramente el resultado del arrastre del parásito.
El ‘punto dulce’ de arrastre: velocidad mínima de arrastre
Para los ojos de águila, es posible que haya notado algo…
Obtiene la máxima resistencia inducida a bajas velocidades y la máxima resistencia parásita a altas velocidades.
Al principio, al responder a la pregunta ‘qué es la resistencia’, mencionamos que ‘resistencia’ es un término general que se usa para describir la suma de todos los diferentes tipos de resistencia. La forma en que interactúan las fuerzas de arrastre se puede representar como una «curva de arrastre».
Esta curva en forma de U representa la resistencia total creada por el paso de un avión por el aire. Donde está en su punto más bajo es la mejor velocidad para volar para garantizar el máximo alcance.
Más arrastre = más combustible requerido
El empuje es la fuerza opuesta al arrastre. Entonces, es lógico que si tenemos una mayor resistencia, necesitamos más empuje para superarla.
Y esto es lo que pasa con usar más empuje…
¡Si usa más empuje, usa más combustible!
¿Quieres ahorrar unos cuantos dólares? ¡Asegúrese de que todas las superficies de la aeronave se mantengan limpias!
Pensamientos finales
La resistencia es inevitable y es tan inherente al vuelo como otras fuerzas ‘buenas’ como la sustentación y el empuje. Comprender la resistencia y sus efectos en la aeronave es de vital importancia. Si te pareció interesante aprender sobre la resistencia y sus efectos, ¿por qué no vas un paso más allá y profundizas en la teoría de los aviones? Aquí en Pilot Institute, tenemos una variedad de cursos que se pueden completar en su propia casa. ¿Y lo mejor? Incluso hay cursos gratuitos disponibles. ¿Por qué no echar un vistazo?
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