Fluidodinámica-Aerondinámica-2020

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Área Fluidodinámica y Aerodinámica 
Tema: 
 
Aerodinámica de las Aeronaves 
Dr. Ing. Juan Sebastián Delnero 
 
delnero@ing.unlp.edu.ar 
Asignaturas del 
Área Fluidodinámica 
y Aerodinámica 
Asignaturas del plan 2018 
 Aeroespacial 
Estas son las 
asignaturas 
obligatorias 
del plan. 
En el área 
además se 
dictan 
materias para 
otras 
carreras de 
grados, 
optativas y 
cursos de 
postgrado 
Contenidos analíticos. 
 
Unidad 1: Propiedades físicas de los fluidos. 
Líquidos y gases. Fluidos newtonianos y no newtonianos. Fluidos tixotropicos, pseudoplasticos, reopecticos y dilatantes. 
Hipótesis de continuo. Fuerzas de volumen y de superficie. Equilibrio hidrostático. Revisión de termodinámica clásica. 
Unidad 2: Cinemática del campo fluidodinámico. 
Distribución espacial de campos de velocidades. Tensores gradiente de velocidad, rotación y velocidad de deformación. 
Derivada sustancial. 
Unidad 3: Ecuaciones diferenciales de conservación de masa y de cantidad de movimiento (Navier-Stokes). 
Tensor de tensiones en un fluido. Flujo laminar y turbulento. Flujo incompresible. Flujo estacionario. Criterio de simplificación y 
planteo de modelos. Lubricación. 
Unidad 4: Ecuación diferencial de conservación de energía. 
Convección forzada y natural. Hipótesis de Boussinesq. Acople de ecuaciones en problemas concretos. Ecuación de 
Bernoulli. 
Unidad 5: Teorema del transporte de Reynolds e integrales materiales. 
Ecuaciones integrales de conservación de masa, cantidad de movimiento y energía. 
Unidad 6: Semejanza dinámica. 
Grupos adimensionales: Números de Reynolds, de Prandtl, de Froude, de Nusselt y otros. Variación de la conformación 
fluidodinámica con el número de Reynolds. Criterios para construir experimentos. Túnel de viento. Tipos. Diseño de modelos 
para ensayo en túnel de viento. Concepto de ensayos a escala completa. 
Unidad 7: Flujo incompresible en cañerías. 
Laminar y turbulento: factor de fricción. Pérdidas localizadas. Selección de bombas y ventiladores. Sistemas de cañerías en 
serie y en paralelo. 
Unidad 8: Flujo potencial. 
Condiciones para que el flujo pueda ser considerado potencial. Aplicaciones de las funciones de variable compleja a los 
campos potenciales. Modelado numérico de flujos potenciales por diferencias finitas. Teorema de Blasius. Fuentes, 
sumideros, dobletes. Hilo vorticoso. Biot y Savart. Circulación. Teorema de Kelvin. 
Unidad 9: Cilindro embestido por una corriente en flujo potencial. 
Teorema de Kutta-Joukowsky. Paradoja de d'Alambert. Transformación de Joukowsky. Perfiles bidimensionales subsónicos. 
Condición de Kutta. 
 
A1011 - MECÁNICA DE LOS FLUÍDOS I 
A1015 - MECÁNICA DE LOS FLUÍDOS II 
Contenidos analíticos. 
 
Unidad 1. Turbulencia. 
Inestabilidades fluidodinámicas y transición laminar-turbulenta. Ecuación de difusión de vorticidad y mecanismos de iniciación 
de la turbulencia. Descomposición de Reynolds. Ecuaciones de conservación promediadas para flujo turbulento: conservación 
de masa, de cantidad de movimiento y de energía. Tensiones de Reynolds. Problema de clausura. 
Unidad 2. Correlaciones en flujo turbulento. 
Funciones de correlación doble de velocidades. Autocorrelación. Teorías semiempíricas: longitud de mezcla de Prandtl, 
viscosidad de remolino. Turbulencia homogénea e isótropa. Espectro turbulento unidimensional. Escala integral, microescala. 
Flujos turbulentos de pared. Análisis experimental de flujos turbulentos. 
Unidad 3: La capa límite. 
Ecuaciones de conservación para la capa límite laminar. Transición laminar-turbulenta en la capa límite. Ecuaciones de la capa 
límite turbulenta. Capa límite de placa plana sin y con gradiente de presión. Ecuación integral para la capa límite. Túnel de 
viento de capa límite. 
Unidad 4: Capas límites sobre cuerpos de diferentes formas. 
Fenómenos de transición, desprendimiento, relaminarización y readherencia. Configuraciones con fenómenos laminares, 
turbulentos, con recirculación, zonas de generación, crecimiento y emisión de remolinos, interacciones del flujo. Resistencia 
aerodinámica: cuerpos romos y cuerpos aerodinámicos. 
Unidad 5. Flujos compresibles. 
Introducción al flujo compresible. Velocidad del sonido y número de Mach. Conceptos de flujo supersónico. Cono de Mach. 
Flujo isoentrópico unidimensional de gases perfectos con cambio de área. Bloqueo sónico. Aplicación: empuje de un motor 
cohete. 
Unidad 6: Flujos no isoentrópicos. 
Flujo unidimensional compresible adiabático con fricción. Curvas de Fanno. Bloqueo por fricción. Flujo unidimensional 
compresible con intercambio de calor. Curvas de Rayleigh. Bloqueo por adición de calor. Rendimiento adiabático de tobera y 
difusor. 
Unidad 7: Onda de choque normal. 
Ecuaciones de Rankine-Hugoniot. Tobera de Laval. Tobera adaptada, subexpandida y sobreexpandida. Ondas de choque 
oblicuas. Ondas fuertes y débiles. Polar de choque. Interacción y “rebote” de ondas. Capa de corte. 
Unidad 8: Flujo isoentrópico bidimensional. 
Expansión de Prandtl-Meyer. Método de las características. Polar de velocidades. Interacciones de ondas de choque y de 
expansión. Perfil diamante. Chorros supersónicos. 
 
 
 
Contenidos analíticos. 
Unidad 1: Concepto de fuerzas y momentos aerodinámicos: 
Conceptos generales acerca de las leyes aerodinámicas. Parámetros que gobiernan las fuerzas y momentos aerodinámicos. 
Sistema de ejes del aeroplano. Momentos de cabeceo, guiñada y rolido. Conceptos de vórtice de arranque y sistema de vórtices 
del ala de envergadura infinita. 
Unidad 2: Sustentación y resistencia como componentes de la fuerza aerodinámica. 
Sustentación y resistencia en alas de envergadura infinita en bajas velocidades. Circulación y sustentación: Teorema de Kutta-
Joukwosky. Resistencia de piel y de presiones. 
Unidad 3: Familias de perfiles aerodinámicos: 
El perfil aerodinámico como sección de un ala de envergadura infinita. Geometría de los perfiles. Radio de curvatura del borde 
de ataque. Angulo del borde de fuga. Cuerda. Líneas de curvatura media. Máximo espesor y distribución del mismo según la 
cuerda. Familias de perfiles (NACA ; SELIG; SELIG-DONOVAN; WORTMANN; EPPLER; ETC). 
Unidad 4: Teoría de perfiles delgados: 
Teoría de perfiles delgados. Coeficientes de sustentación y momentos. Perfiles delgados simétricos. Perfiles con curvatura. 
Aplicación de la teoría a perfiles NACA de 4 dígitos. 
Unidad 5: Transformación conforme y perfiles aerodinámicos: 
La transformación de Joukowski. Condición de Kutta-Joukowski. Teoría generalizada de la transfor-mación conforme. Teoría del 
Dr. Theodorsen. Transformación de un perfil aerodinámico en un círculo perfecto. Cálculo de la distribución de presiones en el 
intrados y extrados del perfil. Aplicaciones. 
Unidad 6: Alas subsónicas de envergadura finita en bajas velocidades: 
Diferencias básicas entre un ala de envergadura infinita y una real de envergadura finita. Relación entre potencia consumida 
para bombear aire hacia abajo y resistencia inducida. Desarrollo de la ecuación del ala (Glauert). Caso de la distribución elíptica 
de sustentación. Distribución general de sustentación (series de Fourier). Método de paneles para alas bidimensionales. Método 
de Multhopp para cálculo de alas. Método de red de vórtices (VLM). Aplicaciones. 
Unidad 7: Teoría y cálculo de dispositivos de hipersustentación: 
Concepto de dispositivos de hipersustentación. Flaps de borde de fuga. Flap sin ranura. Flaps ranurados. Split flaps. Flaps 
Fowler (simples y múltiples). Flaps de borde de ataque (slots y slats). Soplado de capa límite. Cálculo del aumento del Cl, Cm y 
Cd con los distintos sistemas de hipersus-tentación. Aplicaciones. 
Unidad 8: Teoría general de la hélice: 
Teoría básica del disco rotante. Balances macroscópicos entre flujos de aire entrante y saliente. Po-tencia entregada y 
absorbida. Rendimiento de la hélice. Teoría de la pala elemento. Hélicesbipala y multipala. Fuerza y torque. Curvas de 
eficiencia de la hélice. Coeficientes de empuje, torque y poten-cia. Razones de solidez y avance. Aplicaciones. 
Unidad 9: Aspectos básicos de performance. 
Estabilidad estática. Conceptos de performance del avión en vuelo no-acelerado. Curvas de potencia requerida y potencia 
disponible. Máxima velocidad de trepada. Máximo ángulo de trepada. Techo de servicio. Aplicaciones.. : 
A1018 – Aerodinámica y Mecánica de Vuelo I 
Contenidos analíticos. 
 
Unidad 1:Teoría y cálculo de la resistencia aerodinámica en cuerpos en régimen laminar y turbulento: 
Ecuación integral de la capa límite, regímenes laminares y turbulentos, sin gradiente de presiones y con gradiente de presiones 
en fuselajes, alas, planos de cola y otros componentes de aeronaves. Soluciones aproximadas para el cálculo de la resistencia 
aerodinámica. Aplicaciones 
Unidad 2: Teoría y cálculo de dispositivos de hipersustentación: 
Concepto de dispositivos de hipersustentación. Flaps de borde de fuga. Flap sin ranura. Flaps ranurados. Split flaps. Flaps 
Fowler (simples y múltiples). Flaps de borde de ataque (slots y slats). Soplado de capa límite. Cálculo del aumento del Cl, Cm y 
Cd con los distintos sistemas de hipersustentación. Aplicaciones. 
Unidad 3: Estabilidad dinámica del avión: 
Estabilidad Estática Lateral-Direccional. Estabilidad Estática a comandos libres, cálculo de comandos. Estabilidad Dinámica 
Longitudinal y Lateral-Direccional. Métodos de cálculo de Estabilidad. Aplicaciones 
Unidad 4: Alas en régimen subsónico alto y transónico: 
Conceptos generales del flujo subsónico compresible y transónico en alas y fuselajes. Flujos potenciales compresibles. 
Ecuación general del flujo potencial compresible. Aplicaciones. 
Unidad 5: Teoría de pequeñas perturbaciones: 
Pequeñas perturbaciones en flujos subsónicos compresibles. Teoría lineal de Ackeret. Conceptos generales de flujos 
transónicos. Alas en flecha en flujos subsónicos compresibles y transónicos. Alas delta. Ejemplos y aplicaciones. 
Unidad 6: Teorías de 2do. orden: 
Teoría de Busemann. Ondas de choque normales y oblicuas en alas de envergadura finita. Onda de choque posterior. 
Interacción de ondas de choque oblicuas en alas, fuselajes y planos de cola. Cálculo de la resistencia de onda. 
Unidad 7: Flujo supersónico en alas de envergadura infinita. 
Los coeficientes de presión crítico y límite. Relación general de los coeficientes aerodinámicos y el Nro. de Mach. Cálculo 
numérico en flujos compresibles subsónicos, transónicos y supersónicos en alas y demás partes del avión. Ejemplos y 
aplicaciones. 
Unidad 8: Flujo supersónico en alas de envergadura finita: 
Alas en régimen transónico y supersónico. Ondas de expansión. Conos de Mach. Métodos exactos y aproximados de cálculo. 
Cuerpos esbeltos en régimen transónico y supersónico. Regla de las áreas. Perfiles supercríticos. Plantas alares rectas, en 
flechas positiva y negativa. Alas delta y romboidales. Bordes de ataque y/o fuga subsónicos y supersónicos. Criterios generales 
de diseño. Ejemplos y aplicaciones. 
Unidad 9: Trayectoria y performance de Cohetes 
Ondas de choque. Calculo de derivativas. Calculo de trayectoria de 3 y 6 grados de libertad. Estabilidad longitudinal y 
transversal. Calentamiento aerodinámico. Fenómenos acústicos. Ejemplos y aplicaciones. 
A1021 – Aerodinámica y Mecánica de Vuelo II 
 
 
Tema: Aerodinámica de las Aeronaves 
Índice temático 
 Breve y sintética reseña de la Historia de la 
Aerodinámica de las Aeronaves. 
 
 Desarrollo temático de las asignaturas Aerodinámica 
general I y II. 
 
 Anteproyecto Aerodinámico de Aeronaves 
 
 Tareas que se desarrollan en el área 
 
 Conceptos básicos de Aerodinámica. 
 
 Actividades 
 
 
La Historia de la Aerodinámica de las Aeronaves 
Mención especial merece el pintor, escultor, matemático, físico e ingeniero renacentista 
Leonardo Da Vinci (1452-1519) que dedicó gran parte de su vida a estudiar el 
movimiento de las aves y a diseñar máquinas capaces de imitarlo. 
 
Concibió tres tipos diferentes de ingenios más pesados que el aire: 
 
a) el ornitóptero, máquina con alas como las de un pájaro que se podían mover mecánicamente 
 
b) el helicóptero diseñado para elevarse mediante el giro de un rotor situado en el eje vertical 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
c) el planeador en el que el piloto se sujetaba a una estructura 
 rígida a la que iban fijadas las alas diseñadas a imagen de las 
grandes aves. 
 
Da Vinci introdujo una nueva dimensión en las técnicas aéreas, investigando los 
fundamentos físicos del empuje y resistencia aerodinámica generados durante el 
vuelo. 
 
Otra contribución de Leonardo fue su defensa sobre el "Principio del Túnel del Viento", 
tal fue la magnitud de su descubrimiento que en su "Códex Atlanticus" encontramos la 
siguiente afirmación: "La fuerza ejercida por un objeto contra el aire, es la misma que 
la que el aire ejerce contra el objeto". 
 
Leonardo creía que la fuerza muscular del hombre podría permitir el vuelo de sus 
diseños. La experiencia demostró que eso ¿no era posible?. 
 
Por desgracia, gran parte de las investigaciones de Leonardo Da Vinci sobre la 
aeronáutica fue eclipsada por otras muchas de sus aportaciones artísticas, además, 
sus teorías quedaban demasiado avanzadas para su tiempo por lo que hubo que 
esperar muchos años para que las bases de la ingeniería aeronáutica se asentaran 
definitivamente. 
.
2
1 2 cteghVp  
El desarrollo de los túneles aerodinámicos comenzó a finales del siglo XIX. 
 
No olvidemos que las aeronaves se mueven a través del aire, que es un fluido. Así para poder 
desarrollar una máquina que pudiese volar sería necesario tener conocimiento de la parte de la 
Física que estudia el movimiento de los fluidos: la Dinámica de Fluidos, y en concreto, de la 
Aerodinámica , que se encarga de estudiar el movimiento del aire. 
 
La Aerodinámica es el estudio de las fuerzas ejercidas por un gas sobre un objeto. Estas fuerzas se 
vuelven activas cuando un objeto se mueve a través del aire (u otros gases). Es importante conocer 
estas fuerzas para poder diseñar aviones, barcos de vela, coches, y otros objetos que se mueven 
rápidamente a través del aire. Los edificios, puentes, y molinos de viento también son afectados por 
el viento que pasa junto a ellos. De esta forma, en los siglos XVIII y XIX, se establecieron las bases 
de tales ciencias. De todos los descubrimientos realizados en esa época, es necesario destacar 
tres, por su gran relevancia: 
 
1) Daniel Bernoulli, en el siglo XVIII, estudió la relación entre la velocidad de un fluido y la presión 
del mismo, llegando a la conclusión de que a medida que se aumenta la velocidad disminuye la 
presión y viceversa. Esto hizo que estableciese su famosa ecuación: 
 
donde p denota la presión,  la densidad del fluido, h la altura y V la velocidad. 
Con esta ecuación se puede entender cómo se genera la sustentación en una 
aeronave: en el ala, el aire que circula por debajo de la misma (por el intradós) tiene 
una velocidad menor que el que circula por encima de la misma (por el extradós), por 
lo que, el aire del intradós tiene mayor presión que el del extradós, produciéndose, 
debido a esta diferencia de presiones, una fuerza "hacia arriba" que se llama 
sustentación y que es la responsable de mantener a una aeronave en vuelo. 
 
Concepto de sustentación 
Claude Navier y Sir George Stokes, en el siglo XIX, establecieron 
 las ecuaciones generales que rigen el movimiento de los fluidos 
 (denominadas ecuaciones de Navier-Stokes) Son tres: 
 
 
 
 
 
 
la ecuación de conservación de la masa, 
 
la ecuación de cantidad de movimiento y 
 
 la ecuación de conservación de la energía. 
 
La primera y tercera, como su nombre indica, 
establecen que la masa y la energía, 
ni se crean ni se destruyen, 
 
mientras que la segunda es la aplicación de la 
 segunda ley deNewton a los fluidos, 
aquella que dice que la fuerza es igual a la masa 
 por la aceleración. 
 
 
Osborne Reynolds, también en el siglo XIX, hizo estudios sobre la fricción producida por un fluido 
sobre los cuerpos que se mueven en su seno, es decir, la fuerza que frena el movimiento de 
cualquier objeto que fluya en él. Así, descubrió, que el fluido puede moverse según dos posibles 
flujos: el flujo laminar, en el que el fluido se mueve de forma ordenada y regular, y el turbulento, en 
el que el fluido se mueve de forma caótica e irregular. La resistencia es mucho mayor cuando el 
flujo alrededor de un cuerpo es turbulento que cuando es laminar, por lo que, el paso de uno a otro 
es fundamental en el estudio de la fricción producida por un fluido. 
Concepto de CAPA LIMITE 
Otto Lilienthal, alemán, probó tras 22 años de ensayos aerodinámicos la superioridad de las 
superficies sustentadoras curvas frente a las planas. La otra gran aportación fue la utilización de 
coeficientes aerodinámicos para trabajar con la fuerza aerodinámica medida en sus modelos. 
Completados sus experimentos, intentó llevar a cabo la idea del vuelo sin motor, con superficies 
movidas por el piloto. Su primer invento fue una gran superficie alar, con espacio en medio para 
manejarla, en 1889 que no llegó a usar, pero en 1891 se convirtió en el primer humano en 
lograrlo. Basado en el vuelo aviar diseñó un motor de un cilindro para batir las alas de un 
ornitóptero que comenzó a probar en 1893, y hasta 1896 llegó a vender varias unidades. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Por desgracia murió en 1896 al perder el control de su aparato y estrellarse contra 
el suelo desde 20 metros de altura. 
 
 
 
 
 
 
Kitty Hawk 
 
El día 17 de diciembre de 1903, cerca de Kitty Hawk, en el estado de Carolina del Norte, los hermanos 
estadounidenses Wilbur y Orville Wright realizaron el primer vuelo pilotado de una aeronave más 
pesada que el aire propulsada por motor. El avión fue diseñado, construido y volado por ambos 
hermanos, quienes realizaron dos vuelos cada uno. El más largo fue el de Wilbur con 260 metros 
recorridos en 59 segundos. Al año siguiente continuaron 
mejorando el diseño del avión y su 
experiencia como pilotos a lo largo 
de 105 vuelos, algunos de más de 
5 minutos. En 1905 llegaron a 
recorrer 38,9 kilómetros en 38 
minutos y 3 segundos. Todos los 
vuelos se realizaron en campo 
abierto, 
 
 
 
 
 
Estabilizar 
1910 
Aviones de 1ra. Guerra Mundial 
II Guerra Mundial 
Las exigencias de la guerra aceleraron el desarrollo de los aviones y se 
consiguieron importantes avances en los de bombardeo y combate, así como en el 
transporte aéreo de tropas paracaidistas, tanques y equipo pesado. De esta forma y 
por primera vez en la historia, la aviación se convirtió en el factor más decisivo en el 
desarrollo de la guerra. También se extendió con rapidez la fabricación de pequeños 
aviones. Los aviones diseñados para uso privado encontraron también un amplio 
uso militar en todo el mundo. 
Messerschmitt Me 163 
Cazas 
Después de la II Guerra Mundial 
En el año 1945 la producción de aeroplanos militares en Estados Unidos se 
redujo drásticamente, pero los pedidos de aviones civiles se 
incrementaron considerablemente. Al finalizar el año, los fabricantes tenían 
contratos para construir 40.000 aviones en contraste con la producción 
máxima de 1941 que fue de 6.844. 
 
De nuevo las líneas aéreas nacionales e internacionales norteamericanas 
rompieron las plusmarcas anteriores en todos los tipos de tráfico y 
consiguieron sustanciales mejoras con respecto a 1941. Se redujeron las 
tarifas tanto de pasaje como de carga y en 1945 volvieron a operar todos 
los servicios comerciales internacionales. La experiencia obtenida en la 
fabricación de aviones militares durante la guerra fue utilizada en la 
construcción de aviones civiles nada más terminar las hostilidades. 
 
Las compañías aéreas dispusieron de aviones más grandes y mas rápidos 
con adelantos como las cabinas presurizadas. Se mejoraron los 
aeropuertos, los pronósticos meteorológicos y las ayudas a la navegación 
fueron más eficientes y aumentó la demanda pública de transporte aéreo 
de pasaje y carga, que creció a niveles desconocidos hasta entonces 
gracias a la repentina prosperidad de la posguerra. 
Los experimentos en el campo del diseño aerodinámico, de los nuevos metales y 
materiales, nuevas plantas de potencia y avances electrónicos trajeron el desarrollo de los 
aviones turborreactores de alta velocidad, diseñados para vuelos transoceánicos, vuelos 
supersónicos, aviones cohete experimentales, aviones de despegue corto o vertical (STOL, 
VTOL) y cohetes espaciales. 
Cuerpos sustentadores – Bombarderos de geometría variable 
Vehículos aéreos no tripulados 
Desde un principio, es decir a partir de los primeros vuelos de los 
hermanos Wright, en nuestro país los entusiastas por el vuelo 
comenzaron a desarrollar actividades, en un principio basadas en los 
globos aerostáticos y luego con maquinas mas pesadas que el aire. Se 
puede destacar de los primeros pasos nombres como Jorge Newbery 
(1875-1914), Teodoro Fels, Mario Casale...... 
 
Posterior a esa época inicial aparece el impulso de la aeronáutica por 
intereses militares estratégicos y se creo lo que fue durante mucho 
tiempo la fabrica militar de aeronaves. Desde el inicio se desarrollaron 
diseños propios y se construyeron, bajo licencia otras aeronaves. 
Durante la época posterior a la segunda guerra mundial, se imprime a 
la fabricación nacional un nuevo impulso, con la llegada de diseñadores 
alemanes y franceses. De aquí surgen diseños novedosos para la época, 
que luego por distintos motivos no son continuados lamentablemente. 
 
Durante esa época floreciente del desarrollo aeronáutico nacional, llegan al 
país diseñadores como Tank, Hoerten y otros que desarrollan novedosos 
diseños como los que se muestran aquí 
Horten XV y XVI 
Desarrollo de las volantes 
IA – 37 Ala delta supersónico 
IA-38 
IA-58 Pucara 
IA-33 Pulqui II 
I.Ae. 24 Calquín 
IA-50 Guarani 
IA-63 Pampa 
IA-73 Unasur IA-100 
Tareas que se desarrollan en el área 
Docencia: Materias de grado y Postgrado 
 
 Investigación y desarrollo 
 
Proyectos - Transferencia 
 
Becarios de postgrado 
 
Becarios 
 
Trabajos Finales 
 
Pasantías 
Analítico 
 
Numérico 
 
Experimental 
Desarrollo temático de las asignaturas 
Aerodinámica y mecánica de vuelo I 
 
 Concepto de fuerzas y momentos aerodinámicos. 
 Sustentación y resistencia en alas de envergadura infinita en bajas 
velocidades. 
 Familias de perfiles aerodinámicos. 
 Teoría de perfiles delgados. 
 Perfiles de bajo número de Reynolds. 
 Transformación conforme y perfiles aerodinámicos. 
 Aspectos básicos de performance. 
 Alas subsónicas de envergadura finita en bajas velocidades. 
 Teorías para cálculo de alas y simulación numérica. Resistencia 
inducida. 
 Teoría y cálculo de dispositivos de hipersustentación. 
 Estabilidad estática 
 Teoría general de la hélice. 
 Aerodinámica de helicópteros 
 Prácticas de laboratorio. 
Aerodinámica y mecánica de vuelo II 
 
 Teoría y cálculo de la resistencia aerodinámica en cuerpos en régimen 
laminar y turbulento. 
 Estabilidad dinámica del avión. 
 Alas en régimen subsónico alto, transónico y supersónico. 
 Teoría de pequeñas perturbaciones en flujos subsónicos y supersónicos. 
 Teoría lineal de Ackeret, de segundo orden de Busemann y método exacto 
expansión-choque. 
 Métodos de cálculo en flujo compresible. 
 Flujo supersónico en alas de envergadura finita correspondientes a 
diferentes plantas alares. 
 Resistencia en transónico y supersónico 
 Alas en flecha 
 Aeroelasticidad 
 Diseño de aviones comerciales 
 Aerodinámica de lanzadores 
 Prácticas de laboratorio. 
Anteproyecto Aerodinámico de Aeronaves 
Temas estudiados durante el desarrollo Elección del avión a desarrollar. Determinación de los criterios de 
selección. 
 Cálculos básicos a partir de los datos iniciales. 
 Elección de los perfiles aerodinámicos a utilizar en el ala. 
 Cálculo de las características del ala. Curvas características. 
 Evaluación de la performance básica del avión. 
 Determinación del peso y balanceo del avión. Envolvente del CG. 
 Estudio de la Estabilidad Estática Longitudinal a mandos fijos y 
libres. Determinación del punto neutro, margen de estabilidad y 
ángulos de incidencia. 
 Ergonomía de cabina. 
 Estudio de la Estabilidad Estática Lateral-Direccional a comandos 
fijos y libres. 
 Análisis de estabilidad dinámica 
 Determinación de las carreras de despegue y aterrizaje. 
 Determinación de los gráficos de ráfaga y maniobra. 
 Realización de las vistas lateral, frontal y en planta del avión. 
 
Objetivos del Anteproyecto 
 Establecer un concepto global del sistema que define la aerodinámica 
del avión. 
 
 Determinar los principales parámetros aerodinámicos que definen las 
características de vuelo del avión. Performance 
 
 Generar la geometría del avión que resuelve los fines que se buscan en el 
diseño particular que se considera. 
 
 Sintetizar los conocimientos aerodinámicos adquiridos durante la 
cursada de ambas asignaturas mencionadas. 
 
Videos de fluidos 
Conceptos básicos de Aerodinámica 
Como ya se ha mencionado las fuerzas aerodinámicas generadas por la distribución 
de presiones en el entorno de un objeto sometido a una corriente de fluido, en nuestro 
caso particular el aire, son las causante de la aparición de la fuerza necesaria para 
mantener una aeronave volando. 
 
Esta fuerza es la denominada sustentación (L, lift = sustentación), que es la encargada 
de mantener la aeronave en vuelo en cada situación. 
 
El elemento principal en un avión responsable de suministrar dicha fuerza necesaria 
para volar es el ala. 
 
FAMILIA PERFILES 
Perfiles se eligen 
según requerimiento: 
Por que vuela un perfil? 
Conceptos de aerodinámica 
Para poder comparar resultados, es común utilizar los denominados coeficientes 
aerodinámicos que nos indicarán las características que posee un ala o un perfil 
aerodinámico 
0,4 
0,06 
0,05 
EJEMPLO 
Cálculo de coeficientes aerodinámicos 
De las graficas anteriores obtenemos que: 
 
Cl = 0,4 
Cd = 0,06 
Cm = -0,05 (este es negativo) 
Sin queremos obtener los valores de sustentación, resistencia y momento, entonces: 
 = densidad del aire a la altura de vuelo = 1,225 kg/m3 
S = superficie de referencia = 8 m2 
V = velocidad de vuelo = 70 m/seg 
C = 1m 
Cálculo de coeficientes aerodinámicos 
Supongamos un ala con un perfil volando en crucero con  = 4°,  = 0.9 Kg/m3, V = 
240 Km/h, S = 10 m2, c = 1,2m, 
Determinar: 
 a) los coeficientes aerodinámicos (de los gráficos, asumiendo que son los del ala) 
 b) La sustentación, resistencia y momento de cabeceo 
 
Cl = 
Cd = 
Cm = 
Actividad 1 
Plantas alares Conceptos de aerodinámica 
Punteras 
Conceptos de aerodinámica 
Entrada en pérdida 
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
-15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30
Ángulo de incidencia (Grados)
CL
Pérdida de sustentación 
Video perfil 
Conceptos de aerodinámica 
Ejes del avión 
Conceptos de aerodinámica 
Comandos básicos de la aeronave 
Conceptos de aerodinámica 
Superficies de control 
Conceptos de aerodinámica 
Conceptos de aerodinámica - Flaps 
Conceptos de aerodinámica - Flaps 
Cálculo de flaps - Ejemplo 
Una aeronave de 1800 Kg, S = 12 m2; volando a nivel del mar;  = 1 kg/m3, Cl = 0,3. 
En ese momento desplega un flap que incrementa su coeficiente de sustentación CL 
 
a) Flap Plain: 30 % CL maxCL max 
b) Flap Fowler 90% CL max 
 
Determinar: 
a) Velocidad de vuelo V 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
b) Si Cl max = 1,2: determinar la velocidad 
 de perdida con y sin flaps 
CL max 
Cálculo de flaps - Ejemplo 
Una aeronave de 1800 Kg, S = 12 m2; volando a nivel del mar;  = 1 kg/m3, Cl = 0,3. 
En ese momento desplega un flap que incrementa su coeficiente de sustentación CL 
b) Si Cl max = 1,2: determinar la velocidad de perdida con y sin flaps 
Sin Flap 
 Flap plain 
 Flap Fowler 
Cálculo de flaps 
 
Dada una aeronave de 2000 Kg, S = 10 m2; nivel del mar;  = 1,225 kg/m3, CL = 
0,25. Y CL max = 1,2 . Determinar: 
 
a) La velocidad de vuelo 
b) La velocidad de pérdida 
c) La velocidad de pérdida si cuenta con un flap plain que genera un aumento 
de 30% en el CL max. 
d) La velocidad de pérdida si cuenta con un flap Fowler que genera un aumento 
de 90% en el CL max. 
 
 
 
Actividad 2 
Conceptos de aerodinámica - Helices 
Hélices 
Túnel de viento – Aerodinámica - Investigación y Desarrollo 
Videos 
Túnel de viento - Aerodinámica 
Visualización de flujo 
Medición de 
velocidades 
Medición de presiones 
Anemometría 
Tintas – Pinturas - Humo 
 Hilo caliente 
 Turbina 
 Copas 
 Ultrasónico 
Medición de cargas 
Micro manómetros diferenciales 
Manómetros 
Scanner de presiones (Piezoeléctricos) 
Balanzas 2,3,5 y 6 grados de libertad 
Celdas de cargas 
LDA - PIV 
LDA - PIV 
Aerodinámica de vehículos 
Videos 
Aerodinámica de vehículos 
Aerodinámica de edificios 
Ingeniería de vientos 
Análisis Numérico - CFD 
Análisis Numérico - CFD 
Aeroespaciales 
 Cálculos aerodinámicos 
 Análisis de cargas aerodinámicas 
 Análisis de perfiles y plantas alares 
 Análisis de flaps 
 Análisis de estabilidad 
 Diseño de hélice y carenados 
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 etc 
Vehículos aéreos No tripulados 
Diseño 
Requerimientos 
Normativa 
Aeroespaciales 
Aerodinámica de lanzadores – cohetes - misiles 
 Calculo de trayectorias según misión 
 Determinación de cargas en vuelo 
 Análisis de calentamiento Aerodinámico 
 Aerodinámica de cofia – Fuselaje – Aletas 
 Dinámica del vuelo 
 Diseño de piping de alimentación 
 Diseño de piping de presurización 
 Cargas Acústicas 
 Diseño de plataforma (Escape de gases) 
 Sistema de inyección de agua 
 Sistemas neumáticos de liberación 
 Determinación de cargas en plataforma 
 Ensayos de válvulas y tanques criogénicos 
 Análisis de Pogo y Sloshing 
 Análisis fluidodinámicos del Motor 
 Análisis fluidodinamicos de turbobomba 
Lanzadores 
 
Cohetes sonda 
 
Misiles 
Atmosfera y aerodinámica 
80 Km 
Aerodinámica de misiles 
Cohetes sonda 
 Ensayos 
 Prueba de 
materiales 
 Tecnologías 
 Meteorológicos 
 Instrumentación 
 Calificación de 
componentes 
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 Microsatélites 
Lanzadores 
Lanzadores 
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 Orbitas Polares 
 Trayectorias espaciales 
Aerodinámica - Aletas 
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