Calculadora del coeficiente de sustentación

El coeficiente de sustentación es una medida adimensional de la eficacia con la que un cuerpo produce sustentación aerodinámica o hidrodinámica. Relaciona la fuerza de sustentación con la densidad del fluido, la velocidad y un área de referencia elegida para comparar el rendimiento entre aeronaves de distintos tamaños y condiciones de operación. Su ecuación es CL = 2L / (rho × V² × S), donde L es la sustentación, rho la densidad del fluido, V la velocidad relativa al fluido y S el área de referencia. La presión dinámica equivale a la mitad de la densidad multiplicada por la velocidad al cuadrado. Por tanto, la sustentación puede expresarse como presión dinámica por área por coeficiente de sustentación. Esto explica la gran influencia de la velocidad: al duplicarla, la presión dinámica se cuadruplica y, si el área y el coeficiente no cambian, la sustentación también. La calculadora muestra la presión dinámica junto al coeficiente para visualizar esa relación. En el SI, la sustentación se mide en newtons, la densidad en kilogramos por metro cúbico, la velocidad en metros por segundo, el área en metros cuadrados y la presión dinámica en pascales. En un avión convencional, el área de referencia suele ser el área en planta del ala. Otros campos utilizan convenciones distintas: las aeronaves de alas giratorias pueden usar el área del disco del rotor, mientras que los estudios de automoción pueden usar el área frontal o en planta según el coeficiente publicado. Un coeficiente solo tiene sentido si se conocen el área de referencia y las condiciones. La densidad del aire también cambia con la altitud, la temperatura, la humedad y la presión. La densidad estándar al nivel del mar suele aproximarse a 1.225 kilogramos por metro cúbico, aunque las condiciones atmosféricas medidas ofrecen un mejor resultado. El coeficiente depende del ángulo de ataque, el perfil alar, el número de Reynolds, el número de Mach, el estado de la superficie y la posición de las superficies de control. En flujo subsónico adherido, suele aumentar de forma aproximadamente lineal con el ángulo de ataque hasta que el ala se acerca a la pérdida. Superado el ángulo crítico, la separación del flujo suele reducir el coeficiente aunque el ángulo siga aumentando. La compresibilidad cobra importancia a números de Mach altos, por lo que las comparaciones deben hacerse en condiciones de vuelo pertinentes. Esta calculadora despeja el coeficiente a partir de datos de sustentación medidos o previstos, en lugar de modelar un perfil solo a partir de su geometría. Supone que la fuerza introducida es la componente de sustentación perpendicular a la corriente libre y que todas las entradas describen el mismo punto de operación. Los ingenieros pueden obtener la sustentación mediante túneles de viento, dinámica de fluidos computacional, celdas de carga o balanzas de fuerzas. El coeficiente resultante sirve para validar ensayos, estimar prestaciones, comparar configuraciones y comprobar ejercicios. El análisis real de vuelo también debe considerar la resistencia, el momento de cabeceo, la estabilidad, los efectos tridimensionales del ala y márgenes de seguridad adecuados.