Comba Aerodinámica de las Líneas
Por Alfredo Herbón (Olavarría - Argentina)

( La resistencia actúa en todas partes . . . )

Todo cuerpo que se mueve en un fluido viscoso sufre una resistencia al avance.
Las líneas de control son un cuerpo y el aire es un fluido viscoso. Por lo tanto, no pueden escapar de ejercer su resistencia al avance (drag ).
Tratándose de un elemento flexible, la resistencia tenderá a deformar la misma, combándola hacia atrás.
Entonces, la línea no formará una recta entre la palanca de control y el modelo.
Su curvatura ha sido fácilmente detectada por cualquiera que haya volado u-control.
Sabemos que la resistencia al avance de cualquier cuerpo en el aire, es proporcional al cuadrado de su velocidad, área frontal y forma del mismo.
Para complicar la cosa, pensemos que ninguna porción de la línea tiene la misma velocidad en todos sus puntos.
A medida que nos alejamos del centro, la velocidad se va incrementando en forma directamente proporcional a su distancia al mismo.
Por tal razón, si miráramos la comba desde arriba, veríamos que ésta se acentúa al acercarse al modelo, pues en esta zona la velocidad tangencial es mayor y mayor el drag.
Es decir, la forma de la comba no es simétrica.
Creo que hemos llegado a un punto, en donde deberíamos ayudarnos con un dibujo.

 

Tiremos una línea o visual desde la palanca al CG del modelo. En el dibujo C-CG.
Conforme a un principio hoy día generalizado, esa línea debería formar 90º con el eje del modelo.
Es decir, el modelo volar tangente al círculo. Sin apuntar hacia fuera o hacia adentro.
Es la forma más eficiente de hacerlo.
Admitiendo lo anterior y acordándonos de la comba que hacen las líneas, mal podrían funcionar éstas, si entraran al modelo exactamente por el punto en que la línea C-CG intercepta el borde marginal del modelo.
Si así fuera, la comba de la línea tendería a retrasar ese punto del borde marginal y el modelo apuntaría automática y peligrosamente hacia adentro.

¿Cuál es la solución entonces ?

Obviamente que las líneas entren por un punto del borde marginal, de forma tal que su comba permanezca tangente, a una línea tirada desde allí al CG del modelo.
Es decir por un punto algo más atrás, del que determina la línea C-CG con el borde marginal.
Si fuéramos capaces de determinar el ángulo
a de la figura, sabríamos por donde debe entrar la línea al modelo.
Atención, que todo este análisis lo estamos haciendo independientemente de la posición del balancín.

Su ubicación no tiene importancia. Decía George Aldrich hace un par de años atrás en el foro de RCOnline, "...El balancín puede estar en cualquier lugar. No interesa, si se les ocurre lo podrían colocar en la cola del modelo. No importa su ubicación "

Para entenderlo bien, podríamos hacer una simple silueta en planta de un modelo recortado en cartón. Le colocamos un peso en la punta para que el CG caiga en un lugar más o menos lógico. Luego hacemos un agujerito en la punta del ala imitando las guías de salida. Por él pasamos un hilo de coser y su extremo lo sujetamos en cualquier parte de la silueta con cinta engomada, imitando la ubicación del balancín.

Sosteniendo el modelo colgado del hilo, con la fuerza de gravedad reemplazando la centrífuga, veremos que la posición del modelo permanece invariable e independiente del punto donde se pegue el extremo del hilo ( ubicación del balancín ).

Este simple experimento nos demuestra que la posición del modelo dependerá solamente de la ubicación del CG y posición de los cables de salida.
El estudio debemos hacerlo respecto al CG del modelo, sin interesarnos donde se colocó el balancín.
Sería muy importante para un nuevo diseño, poder calcular ese ángulo
a y en consecuencia ubicar los cables de salida.
Observen que si la velocidad del modelo no ha cambiado, diámetro y tipo de línea tampoco, la comba de la línea no cambiará y tampoco lo hará el ángulo
a.

Si cambiamos el CG del modelo corriéndolo una cierta distancia, llamémosle D, hacia atrás o hacia delante, deberemos correr en esa misma cantidad y sentido la salida de los cables.

El asunto es que se conserve el ángulo a.
¿Y como calculamos
a ? Buena pregunta.

Retomando el dibujo anterior, podríamos centrar nuestra atención en la línea combada.
La misma debe estar en equilibrio estático, considerando todas las fuerzas intervinientes.
Observemos el esquema simplificado de las mismas y fuerzas actuantes.

En la década del 50 un grupo de aeromodelistas del MIT (Instituto Tecnológico de Massachuset ), estudiaron sistemáticamente la resistencia al avance que ejercían líneas de control de distinto diámetro. El trabajo fue publicado por Frank Zaic en su "Year Book" de 1951-52.

Los investigadores encontraron que el drag se distribuía de forma tal, que el extremo de la línea cercana al modelo descargaba ¾ partes de la totalidad de la resistencia, mientras que el extremo de la manija descargaba el ¼ restante. Hemos puesto en el dibujo esas fuerzas actuando en los extremos de la línea y también la fuerza centrífuga.

Conociendo el valor de la resistencia total de la línea Rl, podremos calcular trigonométricamente el ángulo a de entrada como arc.tg ( ¾ Rl/Fc ).
Para poder calcular la resistencia de la línea, los investigadores ensayaron en un túnel de vientos las mismas y determinaron su coeficiente de resistencia, que varía fuertemente con el número de Reynolds.

Hace poco releí el tema en el jugoso librito de F. Zaic y despertó mi lado ingenieril. Me entusiasmó la idea de actualizar la cosa, elaborando un esquema de cálculo con a ayuda de Porota (mi computadora) y Excel.

Hice varios ensayos sobre el algoritmo de cálculo y pude comprobar que andaba, al compararlo con algunos valores sacados de Internet.
Más tarde, gracias a la ayuda de un artículo de Bill Netzeband aparecido en American Modeler, Julio/Agosto de 1966, pude ajustar con más precisión el programa.
Simplemente se tienen que dar estos valores de entrada:
* Peso del modelo,
* Longitud del Panel Interno,
* Largo de la Línea,
* Diámetro de los Cables y
* Tiempo de la Vuelta.
El programa me da automáticamente el valor del ángulo
a y el corrimiento de los cables en el borde marginal, a partir de la línea perpendicular al fuselaje desde el CG.

Es un dato muy útil de conocer, sobre todo cuando se parte de cero en un diseño nuevo o centramos un modelo desconocido. Es cuestión de poner los datos en la compu y ya está.

Como siempre, para los que deseen contar con este programita, gustosamente se los mando por e-mail.

Alfredo J. Herbón - aherbon@coopenet.com.ar