Pressão dinâmica em forças aerodinâmicas
1910
- Otto Lilienthal
- Wright brothers
- Ludwig Prandtl
As forças aerodinâmicas, como sustentação e arrasto, que atuam sobre um objeto são diretamente proporcionais à sua dinâmica. pressão do fluido circundante. As fórmulas são [latex]L = C_L cdot q cdot A[/latex] e [latex]D = C_D cdot q cdot A[/latex], onde [latex]C_L[/latex] e [latex]C_D[/latex] são os coeficientes adimensionais de sustentação e arrasto, [latex]q[/latex] é a pressão dinâmica e [latex]A[/latex] é uma área de referência.
The use of dynamic pressure to define aerodynamic forces is a cornerstone of aeronautical engineering, enabling a powerful method of analysis called dimensional analysis. By expressing lift and drag in terms of dynamic pressure ([latex]q[/latex]), a reference area ([latex]A[/latex]), and a dimensionless coefficient ([latex]C_L[/latex] or [latex]C_D[/latex]), engineers can separate the effects of fluid properties and speed from the effects of the object’s shape. The coefficients [latex]C_L[/latex] and [latex]C_D[/latex] depend primarily on the shape of the body, its orientation to the flow (angle of attack), and the Reynolds number and Mach number. This separation is incredibly useful. For example, a scale model of an aircraft can be tested in a wind tunnel, and the measured lift and drag coefficients can be used to accurately predict the forces on the full-scale aircraft under different flight conditions (different altitudes, hence different densities, and different speeds).
Uma aplicação crucial desse conceito na indústria aeroespacial é a noção de “Max Q”, que se refere ao ponto durante a ascensão atmosférica de uma espaçonave em que ela experimenta a pressão dinâmica máxima. À medida que um foguete acelera, sua velocidade (u) aumenta, fazendo com que q suba. Simultaneamente, conforme ganha altitude, a densidade atmosférica (ρ) diminui, fazendo com que q caia. A combinação desses dois efeitos opostos resulta em um valor máximo para a pressão dinâmica. Este é um momento de tensão mecânica máxima no veículo, e sua estrutura deve ser projetada para suportar essas cargas. Reduzir a potência dos motores próximo ao Max Q é uma estratégia comum para diminuir essas tensões e garantir a integridade estrutural do veículo.
UNESCO Nomenclature: 3301
Engenharia e tecnologia aeronáutica
Precursores
- Princípio de Bernoulli
- Definição de pressão dinâmica
- Leis de Newton do movimento e conceitos de resistência dos fluidos
- Os primeiros trabalhos experimentais sobre perfis aerodinâmicos foram realizados por pioneiros como George Cayley.
Aplicações
- projeto de asa e fuselagem de aeronaves
- Moldagem da carroceria de automóveis e carros de corrida para otimizar a força descendente e a eficiência.
- Projeto de pás de turbina para geração de energia
- projeto de velas para barcos e iates
- Análise de trajetórias de projéteis (balística)
- Engenharia eólica para estabilidade de edifícios
Ideias de Inovação Potencial
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Relacionado a: aerodinâmica, sustentação, arrasto, pressão dinâmica, coeficiente de sustentação, coeficiente de arrasto, perfil aerodinâmico, dinâmica dos fluidos, engenharia aeronáutica, q máximo.