¿Qué es el gradiente de presión adverso y el gradiente de presión favorable en aerodinámica?

Esto es lo que es un gradiente de presión adversa, sacado directamente de un libro de texto de aerodinámica elemental (uno de los mejores). Los autores no mencionan en absoluto las palabras “gradiente de presión adversa”, pero una vez que comprenda lo que está sucediendo, lo reconocerá por lo que es:

La capa límite en una sección del ala se muestra en la Figura 2.21.

En esta figura, el grosor de la capa límite es muy exagerado. En realidad, la capa límite es bastante delgada.

Por ejemplo, en el borde posterior de un Boeing 747-400 (donde la capa límite es la más gruesa), la capa límite tiene aproximadamente 6 pulgadas (15 cm) de espesor.

( Ahora casi no verá ningún Boeing 747–400; la mayoría tiene más de 20 años y está pasando a la historia. Sin embargo, el Boeing 777 es aproximadamente del mismo tamaño ) .

Esto está cerca de la raíz del ala, donde el acorde mide aproximadamente 30 a 35 pies (10 a 12 m).

La figura 2.22 es una ampliación de la capa límite que muestra cómo la velocidad relativa al ala cambia de cero en relación con el ala desde la superficie del ala hacia afuera. Es la fricción de las moléculas de aire con la superficie y la viscosidad lo que causa este cambio en la velocidad.

La velocidad más baja cerca de la superficie se traduce en una energía cinética más baja.

La energía de la capa límite es importante porque una mayor energía permitirá que la capa límite continúe siguiendo una superficie incluso cuando la presión aumente gradualmente.

La mayor parte de la elevación en un ala de baja velocidad se encuentra en el primer cuarto de la longitud del acorde.

Aquí es donde la presión es más baja.

A medida que el aire retrocede a lo largo de la parte superior del ala, la presión aumenta hasta alcanzar la presión ambiental en el borde posterior del ala.

Esto se conoce como la condición de borde posterior.

Por lo tanto, el aire se mueve a una presión creciente, que lo ralentiza.

Este es el gradiente de presión adversa.

Esto es muy similar a una pelota rodando cuesta arriba.

Si la capa límite tiene suficiente energía para superar la presión creciente, seguirá la superficie del ala.

Cuando la energía de la capa límite no es suficiente, la capa límite dejará de fluir y se separará de la superficie . Pasado el punto de separación, el ala experimenta el flujo de aire en la dirección inversa.

El ala está entrando en un puesto.

La separación generalmente ocurre cerca del borde de salida en el ángulo crítico de ataque.

A medida que aumenta el ángulo de ataque, el punto de separación avanza, la elevación disminuye y la resistencia aumenta.

Es necesario que los diseñadores de alas comprendan la energía en el aire de la capa límite para diseñar alas que impidan la separación.

Si un ala puede alcanzar un ángulo de ataque más alto antes de detenerse, podrá despegar y aterrizar a velocidades más bajas o transportar una carga más pesada.

Las velocidades de pérdida más bajas se traducen en pistas más cortas, y las cargas más pesadas se traducen en mayores ingresos.

Comprender el vuelo, segunda edición

Ahora le resultará más fácil leer otras referencias sobre el tema.

Cuando la capa límite se separa o comienza a separarse del límite de la pared, se denomina gradiente de presión adversa … El gradiente de presión favorable es cuando el flujo de la capa límite no se desprende de la superficie, lo que proporciona una fuerza descendente o elevación máxima con un arrastre mínimo. Puedes ver las trayectorias de flujo en CFD.