Ejemplos de Aplicaciones Numéricas en Aerodinámica Aeronáutica

Abstract

En la industria aeronáutica es esencial el uso de herramientas numéricas para estimar los efectos aerodinámicos sobre aeronaves, tanto en las fases iniciales de nuevos diseños como en productos maduros, para evaluar las modificaciones que se implementen durante el ciclo de vida del producto. Para analizar algunos casos específicos es necesario desarrollar programas computacionales ad-hoc debido a la inexistencia de softwares comerciales o bien la no disponibilidad de los mismos.

En el presente trabajo se presentan dos perspectivas de empleo de herramientas numéricas aplicadas a la modificación de una aeronave; primero el análisis aerodinámico de una aeronave y sus modificaciones externas, mediante CFD (Computational Fluid Dynamics) empleando un software comercial. Que aplica la técnica de Volúmenes Finitos para la resolución de las ecuaciones de Navier-Stokes, con modelación de turbulencia RANS (Reynolds Averaged Navier Stokes). Segundo, un análisis de las trayectorias de proyectiles calientes o “flares” lanzados de una aeronave de gran porte para protección y contra-medida a misiles que buscan calor e infrarrojos. El análisis de las trayectorias tiene como objetivo verificar que el diseño de la instalación tiene una orientación adecuada para evitar el impacto de los proyectiles lanzados en otras partes de la aeronave. Para este último estudio se utiliza un código escrito en FORTRAN que integra las ecuaciones de movimiento para los 6 grados de libertad del proyectil con forma trapezoidal en función del tiempo. El programa utiliza como sistema referencia global al propio avión y sistema de referencia local al proyectil, los cuales se relacionan por medio de ángulos de Euler. Las fuerzas aerodinámicas intervinientes, que varían de acuerdo a la posición del proyectil respecto a la corriente de flujo de aire, se determinan por medio de CFD. Este estudio se validó con resultados experimentales y permite determinar las trayectorias de este tipo de proyectiles lanzados bajo distintas condiciones de vuelo (actitud y velocidad) de la aeronave.