Per què volen els avions?

SE Tgnès23/03/19  

Carlos Muñoz TinedoTítol:          Per què volen els avions?
Autor/a:     Carlos Muñoz Tinedo
Tutor/a:      Bonaventura Ferré Masvidal
Modalitat:  Ciències i tecnologia: Cientificotècnic
Àrea:          Física
Centre:       Ins Vila-seca
Localitat:   Vila-seca

Objectius:
  1. Descobrir quins efectes físics i adaptacions tècniques fan possible el vol.
  2. Informarme en qué consisteix l’efecte Venturi i veure algunes de les seves aplicacions.
  3. Construir una maqueta d’una ala i fer-la volar en un túnel d’aire aplicant tota la informació obtinguda abans.
  4. Veure si aquesta informació es correspon a la realitat.
Hipòtesi:

Amb l’aplicació de l’efecte Venturi i altres adaptacions al perfil alar aconseguiré fer volar una ala d’avió (maqueta d’ala) per un túnel d’aire, és a dir, intentar demostrar l’efecte Venturi.

El procés:

Primer vaig començar estudiant la historia de l’aviació per veure tots els predecessors de l’avio i com aquest havia evolucionat, ja que l’aviació en els últims 100 anys ha avançat amb peus de gegant. Després vaig investigar l’efecte Venturi que és el que possibilita el vol dels avions i algunes de les seves aplicacions ja que avui dia esta molt present en molts àmbits de l’enginyeria i inclòs de la medicina, també vaig buscar la seva relació amb el vol de l’avió i perquè el produïa perquè aquesta seria la base i els fonaments del meu treball. Una vegada recopilada aquesta informació vaig demanar-li ajut a un enginyer aeronàutic per a que m’expliques les adaptacions tècniques dels avió, la importància del perfil alar i altres qüestions mecàniques, sobre tot em vaig centrar al perfil alar ja que l’hauria d’utilitzar desprès a la meva pràctica aquesta informació si volia que l’ala voles. Quan vaig obtindre tota aquesta informació em vaig posar a construir la maqueta de l’ala de l’avió, vaig tindre diversos problemes tant en el cabal d’aire, com en la potencia d’aquest, com en aconseguir un flux laminar i també en donar-li un perfil alar correcte per així no produir turbulències. He de dir que tot i això es produeix alguna petita turbulència però de vegades es pels propis material i per petits detalls que s’escapaven de les meves mans. Al final vaig aconseguir que l’ala s’enlairés en un vol bastant estable. Per solucionar tots aquest problemes vaig haver de fer uns estructura o suport de l’ala mòbil per així poder moure-la fins on el flux era laminar, canviar les fonts d’aire fins aconseguir una lo suficientment potent i canviar el perfil alar, vaig fer un perfil llarg per aconseguir més sustentació i amb una corba molt suau per no crear turbulències.

Conclusions:

•El túnel de vent es comporta exactament com un tub de Venturi, és a dir, quan accelerem la velocitat de l’aire que en aquest cas és el fluid podem apreciar com disminueix la secció perquè és menor la pressió, i viceversa quan la velocitat disminueix o no hi ha fluid, el plàstic que és l’element que modifica la secció s’expandeix cap a fora o es manté normal perquè la pressió és igual a la de l’exterior del túnel de vent.
•Quan l’aire es xuclat pel ventilador crea un flux laminar perfecte ja que el ventilador absorbeix l’aire de l’exterior per expulsar-lo a l’interior.
•El nostre túnel de vent funciona exactament igual que els sistemes de ventilació que funcionen per efecte Venturi, és a dir, com que té un extrem on es genera un corrent de l’aire i l’altra extrem esta destapat proporcionant així una sortida al fluid, llavors quan posem en marxa el ventilador o el assecador es produeix una acceleració del fluid el que fa que l’aire que hi ha per sota del fluid es desplaci cap on hi ha menys pressió, és a dir, a l’aire en moviment, per lo tant el túnel esta en una constant ventilació quan esta en marxa.
•En lo que respecta a l’ala, queda comprovat que perquè l’ala voli la part superior a de tenir més recorregut per així provocar una acceleració en l’aire i que hi hagi menys pressió a la part superior que inferior creant d’aquesta forma una sustentació que eleva l’ala.
•També relacionat amb l’ala, la que no té front s’enlaira molt millor que no pas la que té front, jo crec que perquè al no tenir front l’aire pot fluir molt millor.
•També que quan es trencat el flux laminar, sobretot per la part superior de l’ala es creen turbulències. Per això quan la nostra ala xocava amb la part superior del calaix es creaven turbulències i per això es movia sense control.
•Quan més llarga és l’ala i més suau és el perfil superior de l’ala, més sustentació es crea i té un vol molt més estable
•Perquè pugui volar ha d’haver-hi un flux d’aire bastant fort, que a certa distància sigui laminar i sobretot que sigui molt ample, perquè quan ho vam fer amb l’assecador i el ventilador d’ordinador, a més de què no tenien potència, tenien un flux molt limitat el que impedia que hi hagués una bona sustentació o tan sols que hi hagués.
·S’ha de evitar qualsevol fissura que es pugui generar tant en l’estructura com en l’ala perquè qualsevol alteració del flux dificultarà tant el flux laminar com la sustentació de l’ala.
•Al començament s’intenta fer una estructura amb una forma maca i elegant però que la majoria de vegades la forma més elegant és la menys funcional.
•Una de les conclusions més importants que he tret d’aquest treball és que les coses mai surten a la primera i que en qualsevol investigació científica o tecnològica que es faci s’hauran de fer mil proves per aconseguir l’objectiu proposat.

Bibliografia:
  • Jordi Mazón Bueso. 100 preguntes sobre física: Per què volen els avions de paper, i per què volen els de debò. cossetània edicions
Llocs Web:
Vídeo:

Presentació:

Fotos:

 

Foto 1.- Aquesta és l’ala volant ja al final amb tots els canvis fets. Es pot veure el perfil de l’ala i l’estructura on va subjecta.
Foto 2.- Aquesta foto s’aprecia perfectament el vol de la maqueta de l’ala i també es veu el generador final que es va utilitzar a més de l’estructura general del túnel d’aire.
Foto 3.- Aquest és el túnel d’aire però això si amb la primera font de vent la qual va haver de canviar-se degut a la manca de potencia.
Foto 4.- És un esquema molt clar de com intervé l’efecte Venturi i l’aire en l’ala i em pot ser molt útil per a l’explicació de la relació que hi ha entre l’efecte i el vol.