Los comportamientos de flexión de los alerones de los monoplazas ante las fuerzas aerodinámicas generan recurrentemente debates entre los distintos equipos y la FIA. En este artículo os explicamos en qué consiste la aeroelasticidad y damos algunas pautas sobre su impacto en la F1.
Podemos definir la aeroelasticidad como la rama de la ciencia que estudia la interacción entre las fuerzas aerodinámicas, elásticas y de inercia. Analicemos brevemente en qué consiste cada una de ellas:
- Fuerzas aerodinámicas: Como sabemos, son las resultantes de la presión que el aire ejerce sobre los cuerpos cuando hay un cierto movimiento relativo. Esto puede ocurrir cuando el aire está en movimiento y el cuerpo en reposo (como en el caso de un puente o un edificio), cuando el cuerpo está en movimiento y el aire en reposo o con una velocidad despreciable (como en el caso de un avión en vuelo) o por una combinación de ambas.
- Fuerzas elásticas: Son aquellas que ocurren cuando una estructura o un objeto elástico tiende a oponerse a la deformación. El ejemplo más claro es el de un muelle, que al ser estirado genera una fuerza que tiende a comprimirlo, según la Ley de Hooke.
- Fuerzas de inercia: Son las fuerzas que se oponen al cambio de estado de movimiento de un cuerpo. Cuando un vehículo acelera, se genera una fuerza de inercia que tiende a empujar a los pasajeros hacia detrás. No obstante, en el caso contrario, durante la frenada, se genera otra que los empuja hacia delante.
Las fuerzas aerodinámicas se estudian en el campo de la mecánica de fluidos, las fuerzas elásticas en la mecánica estructural y las fuerzas de inercia en el campo de la dinámica. Las interacciones entre ellas se pueden representar mediante el triángulo de Collar, de la siguiente manera:
En el triángulo se indica en azul la rama de la ciencia que estudia la interacción entre los dos vértices más cercanos. Por ejemplo, la interacción entre las fuerzas aerodinámicas y las fuerzas elásticas se estudian en la aerodinámica, mientras que la interacción entre fuerzas aerodinámicas y de inercia se estudian con la aeroelasticidad estática. Cuando interaccionan los tres tipos de fuerzas, nos encontramos en el campo de la aeroelasticidad dinámica.
La flexibilidad de los alerones se encuadra en el campo de la aeroelasticidad elástica, donde interaccionan la fuerza que ejerce el aire sobre la superficie y la resistencia de la misma a deformarse.
En posteriores artículos os explicaremos detalladamente en qué consiste cada uno de los tipos de aeroelasticidad y su impacto en el ámbito de la ingeniería.
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