Aerodinámica de las tomas de aire de las aeronaves

Sanz Andrés, Ángel / Montañés García, JoséLuis / Meseguer Ruiz, José

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Este texto recoge los fundamentos de la aerodinámica de las tomas de aire que se emplean en las aeronaves. Para facilitar su presentación se consideran los tipos de tomas de acuerdo a los dos regímenes de vuelo más frecuentes, las tomas para vuelo en régimen subsónico y supersónico, ya que llevan asociados flujos externos muy diferentes. El objetivo del libro es presentar los fenómenos básicos que aparecen en ambos regímenes, las principales características de las tomas de aire en cada uno de ellos, los parámetros que las describen, y algunos modelos sencillos para estimar sus actuaciones. Como apoyo a la explicación de los flujos que aparecen en ambos regímenes, se ha incluido también un capítulo donde se resumen las principales características de los flujos de fluidos ideales.Para ayudar a clarificar aspectos puntuales de interés, se han incorporado tres anexos, uno donde se describe la interacción de una onda de choque y una capa límite, otro dedicado a presentar las definiciones de los diversos componentes de la resistencia de la toma y su relación con el empuje, y finalmente el problema de la aparición de un torbellino en la entrada de la toma cuando el avión está en tierra.

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Índice

Prólogo Tomas de aire en régimen subsónico 1.1. Introducción 1.2. Misiones de una toma de aire 1.3. Relaciones básicas para tomas de aire 1.3.1. Caso de régimen incompresible 1.3.2. Tomas de aire óptimas en régimen incompresible 1.3.3. Caso de régimen compresible subsónico 1.3.4. Tomas de aire óptimas en régimen compresible subsónico 1.3.5. Corrección por compresibilidad de Küchemann y Weber 1.4. Tipos de tomas de aire 1.4.1. Integración de tomas de aire en régimen subsónico 1.5. Formas de definir las pérdidas 1.5.1. Estimación de las pérdidas en la toma y en el conducto interno 1.6. Tomas de aire bidimensionales. Resultados experimentales 1.7. Tomas de aire anulares 1.8. Tomas de aire tridimensionales 1.9. Tomas de aire laterales sumergidas en la pared 1.10. Tomas de aire sumergidas NACA 1.11. Tomas de borde de ataque y de raíz de ala 1.12. Impacto del diseño en la resistencia aerodinámica 1.13. Resumen de los problemas que afectan al diseño de una toma 1.14. Diseño de una toma 1.14.1. Dimensionado 1.14.2. Ensayos en túnel aerodinámico Tomas de aire supersónicas 2.1. Introducción 2.2. Diferencias entre una toma subsónica y una supersónica 2.3. Deceleración de la corriente incidente 2.4. Parámetros que caracterizan a un difusor supersónico 2.5. Parámetros dependientes del flujo interno 2.5.1. Recuperación de la presión de remanso 2.5.2. Distorsión estática 2.5.3. Distorsión dinámica 2.5.4. Torsión de la vena (angularidad) 2.5.5. Estabilidad del flujo 2.5.6. Relación de gastos másicos 2.6. Resistencia aerodinámica del difusor 2.7. Arranque de la toma. Difusor con onda de choque normal 2.8. Difusores de geometría variable 2.9. Difusores con onda oblicua 2.10. Difusores de doble cono 2.11. Acoplamiento entre los gastos de la toma y el motor 2.12. Difusores isentrópicos 2.13. Zumbido (buzz) del difusor 2.14. Difusores bidimensionales 2.15. Tipos modernos de difusores 2.15.1. Toma de aire del Concorde 2.15.2. Tomas multifunción de geometría variable 2.15.3. Toma en falso cono (bump intake) 2.15.4. Toma en cucharón (scoop intake) 2.16. Métodos numéricos aplicados al estudio del flujo en las tomas 2.17. Misiones de alta velocidad Flujo de fluidos ideales 3.1. Discontinuidades en flujos de fluidos ideales 3.1.1. Ondas de choque normales 3.1.2. Ondas de choque oblicuas 3.2. Movimiento de fluidos en conductos de sección lentamente variable 3.2.1. Flujo de gases en toberas Anexo A. Interacción entre una onda de choque normaly una capa límite turbulenta A.1. Aspectos básicos de la interacción entre una onda de choque normal y una capa límite turbulenta Anexo B. Empuje y resistencia aerodinámica B.1. Introducción B.2. Conceptos básicos B.3. Resistencia adicional Anexo C. El torbellino de entrada en la toma del motor con el avión en tierra C.1. Introducción

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