Mecánica de vuelo
La mecánica de vuelo es una de las ingenierías y describe el comportamiento de los cuerpos en la atmósfera con la ayuda del movimiento aerodinámico de la aeronave . A diferencia de la aerodinámica, la mecánica de vuelo no describe los procesos físicos en los componentes individuales de la aeronave, sino el comportamiento de todo el sistema, la aeronave. La tarea básica de la mecánica de vuelo es calcular la posición, actitud y velocidad de un misil en cualquier momento. Esto se hace con la ayuda de ecuaciones de movimiento (ecuaciones de movimiento) que consisten en un sistema de ecuaciones diferenciales acopladas que existen. La aeronave generalmente se trata como un cuerpo rígido .
Educación
La mecánica de vuelo es una subárea de los cursos de ingeniería aeroespacial y de construcción de aeronaves .
Lo esencial
La base teórica de la mecánica de vuelo es la aerodinámica . Con su ayuda, los mecánicos de vuelo hacen declaraciones sobre qué características de vuelo tiene una aeronave y qué rendimiento de vuelo puede proporcionar. Las principales variables que influyen son la sustentación dinámica generada por las alas , la resistencia del aire , el peso que actúa sobre el centro de gravedad y el empuje generado por el propulsor . Además, las fuerzas generadas por las superficies de control y la aeroelasticidad de las alas influyen en los movimientos de la aeronave. Dado que el aire no mantiene la aeronave en una posición predefinida externamente, a menudo es útil combinar fuerzas opuestas en pares . La masa de la aeronave y los momentos de inercia alrededor de sus ejes principales de inercia determinan la rapidez con la que un desequilibrio de fuerzas o par puede afectar el movimiento y la orientación de la aeronave.
Dado que los sistemas de ecuaciones a resolver suelen ser muy complejos, es necesario contar con potentes ordenadores para resolverlos numéricamente. Sin embargo, para estimar las propiedades individuales de una aeronave, es común simplificar las ecuaciones y así resolver subproblemas. Por ejemplo, es común dividir el movimiento de la aeronave en movimiento longitudinal puro, en el que la aeronave solo gira alrededor del eje transversal ( definición del eje transversal ) y el movimiento lateral, en el que se produce una rotación alrededor de los ejes longitudinal y de guiñada .
Además, se hace una distinción entre procesos transitorios y estacionarios . En el caso de procesos transitorios, es principalmente la reacción inmediata de la aeronave para controlar entradas o perturbaciones en las condiciones de vuelo, por ejemplo debido a la cizalladura del viento . Una condición de vuelo estacionario es una condición que ocurre cuando todas las fuerzas permanecen constantes durante un período de tiempo más largo. Un ejemplo simple de una condición de vuelo estacionario es el vuelo horizontal sin aceleración en línea recta, en el que la aeronave se mueve en una dirección a una velocidad y altitud constantes. Sin embargo, un vuelo en una curva con un radio y un ángulo de inclinación constantes también puede ser una condición de vuelo estacionario. En realidad, estas condiciones de vuelo estacionario a menudo solo ocurren después de largos tiempos de estabilización. La aeronave oscila entre diferentes modos de vuelo hasta que finalmente permanece en un modo de vuelo estacionario. Sobre la base del cálculo de tales procesos, se pueden hacer declaraciones sobre la estabilidad estática de una aeronave.
Las condiciones de vuelo estacionario también determinan esencialmente el rendimiento de vuelo de la aeronave. Estas son las posibilidades de la aeronave en términos de velocidad máxima y mínima, altitud máxima, distancia de despegue y aterrizaje, masa máxima de despegue y otras cosas. Los aspectos parciales de los servicios de vuelo se resumen en sobres de vuelo . Estas son representaciones gráficas de los límites dentro de los cuales puede moverse una aeronave.
Subáreas
La mecánica de vuelo proporciona la base para una variedad de subáreas en el campo aeroespacial:
Rendimiento de vuelo : las preguntas típicas aquí son, por ejemplo, B. Velocidades mínimas, alcance, tiempo máximo de vuelo, exceso de empuje, aceleración, distancia de despegue y aterrizaje y mucho más
Guía de vuelo : aquí se hace una distinción entre la guía de vuelo humana y la guía de vuelo automática. Se entiende por guía de vuelo automática el piloto automático, pero también los sistemas para aumentar la estabilidad y los sistemas fly-by-wire .
Simulación de vuelo : en la simulación de vuelo, las ecuaciones de movimiento se utilizan para simular los movimientos de la aeronave, a menudo antes de que se construya la aeronave asociada. Las características de vuelo de una construcción se pueden evaluar de antemano sobre la base de los cálculos mecánicos de vuelo.