Calculadora de Ingeniería Aeroespacial

Calculadora de Ingeniería Aeroespacial

Esta calculadora calcula las fuerzas aerodinámicas de sustentación y resistencia usando ecuaciones fundamentales de la aeroespacial. Ingresa tu velocidad, área alar, coeficiente de sustentación y coeficiente de resistencia para ver instantáneamente las fuerzas resultantes, la relación sustentación/resistencia y la presión dinámica -- valores esenciales para el diseño de aeronaves y el análisis del rendimiento de vuelo.

Cómo se calculan la sustentación y la resistencia

Tanto la sustentación como la resistencia se derivan de la ecuación de presión dinámica y sus respectivos coeficientes:

L = 1/2 x rho x V² x S x CL (Fuerza de sustentación)

D = 1/2 x rho x V² x S x CD (Fuerza de resistencia)

Donde rho es la densidad del aire (1.225 kg/m³ al nivel del mar), V es la velocidad en m/s, S es el área de referencia del ala en m², CL es el coeficiente de sustentación y CD es el coeficiente de resistencia. La relación sustentación/resistencia (L/D = CL/CD) mide la eficiencia aerodinámica.

Ejemplo

Velocidad (m/s)	Área alar (m²)	CL	CD	Sustentación (N)	Resistencia (N)	Relación L/D
70	16	1.2	0.05	57,624	2,401	24:1
50	20	1.5	0.07	45,938	2,144	21.4:1
250	120	0.5	0.03	2,296,875	137,813	16.7:1
30	10	1.0	0.04	5,513	220	25:1

Factores clave que afectan las fuerzas aerodinámicas

• Velocidad -- la sustentación y la resistencia varían con el cuadrado de la velocidad, por lo que duplicar la velocidad cuadruplica ambas fuerzas
• Área alar -- alas más grandes generan proporcionalmente más sustentación pero también más resistencia
• Coeficiente de sustentación (CL) -- depende del ángulo de ataque, la forma del perfil alar y la configuración de flaps; rango típico de 0.2 a 2.5
• Coeficiente de resistencia (CD) -- incluye tanto la resistencia parásita como la inducida; aeronaves limpias van de 0.02 a 0.08
• Densidad del aire -- disminuye con la altitud, reduciendo tanto la sustentación como la resistencia en elevaciones mayores

Consejos

1. Una relación sustentación/resistencia superior a 20:1 indica un diseño aerodinámico eficiente; los planeadores pueden superar 40:1
2. A mayores altitudes, reduce la densidad efectiva del aire para obtener resultados más precisos (ej.: 1.007 kg/m³ a 2,000 m)
3. La calculadora usa la densidad al nivel del mar por defecto -- multiplica los resultados por la relación de densidad para diferentes altitudes
4. Usa esto para estimar el peso máximo de despegue: divide la sustentación calculada entre 9.81 para obtener la masa soportable en kilogramos