En aerodinámica , el momento de cabeceo en un perfil aerodinámico es el momento (o torque ) producido por la fuerza aerodinámica sobre el perfil aerodinámico si se considera que esa fuerza aerodinámica se aplica, no en el centro de presión , sino en el centro aerodinámico del perfil aerodinámico. El momento de cabeceo en el ala de un avión es parte del momento total que se debe equilibrar utilizando la sustentación sobre el estabilizador horizontal . [1] : Sección 5.3 De manera más general, un momento de cabeceo es cualquier momento que actúa sobre el eje de cabeceo de un cuerpo en movimiento.
La sustentación sobre un perfil aerodinámico es una fuerza distribuida que se puede decir que actúa en un punto llamado centro de presión. Sin embargo, a medida que cambia el ángulo de ataque en un perfil aerodinámico curvado , hay un movimiento del centro de presión hacia adelante y hacia atrás. Esto dificulta el análisis cuando se intenta utilizar el concepto de centro de presión. Una de las propiedades notables de un perfil aerodinámico combado es que, aunque el centro de presión se mueve hacia adelante y hacia atrás, si se imagina que la sustentación actúa en un punto llamado centro aerodinámico , el momento de la fuerza de sustentación cambia en proporción al cuadrado. de la velocidad del aire. Si el momento se divide por la presión dinámica , el área y la cuerda del perfil aerodinámico, el resultado se conoce como coeficiente de momento de cabeceo. Este coeficiente cambia sólo un poco en el rango operativo del ángulo de ataque del perfil aerodinámico.
El coeficiente de momento de un avión completo no es el mismo que el de su ala. La figura de la derecha muestra la variación del momento con AoA para un avión estable. La pendiente negativa para α positivo indica estabilidad en el tono. La combinación de los dos conceptos de centro aerodinámico y coeficiente de momento de cabeceo hace que sea relativamente sencillo analizar algunas de las características de vuelo de una aeronave. [1] : Sección 5.10
El centro aerodinámico de un perfil aerodinámico suele estar cerca del 25% de la cuerda detrás del borde de ataque del perfil aerodinámico. Al realizar pruebas en un modelo de perfil aerodinámico, como en un túnel de viento, si el sensor de fuerza no está alineado con el cuarto de cuerda del perfil aerodinámico, sino desplazado por una distancia x , el momento de cabeceo alrededor del punto del cuarto de cuerda, es dada por
donde los valores indicados de D y L son la resistencia y la sustentación del modelo, medidas por el sensor de fuerza.
El coeficiente del momento de cabeceo es importante en el estudio de la estabilidad estática longitudinal de aviones y misiles.
El coeficiente del momento de cabeceo se define como sigue [1] : Sección 5.4
donde M es el momento de cabeceo, q es la presión dinámica , S es el área del ala y c es la longitud de la cuerda del perfil aerodinámico. es un coeficiente adimensional, por lo que se deben utilizar unidades consistentes para M , q , S y c .
El coeficiente del momento de cabeceo es fundamental para la definición del centro aerodinámico de un perfil aerodinámico. El centro aerodinámico se define como el punto en la línea de cuerda del perfil aerodinámico en el cual el coeficiente del momento de cabeceo no varía con el ángulo de ataque, [1] : Sección 5.10 o al menos no varía significativamente en el rango operativo del ángulo de ataque. ataque del perfil aerodinámico.
En el caso de un perfil aerodinámico simétrico, la fuerza de sustentación actúa a través de un punto para todos los ángulos de ataque, y el centro de presión no se mueve como lo hace en un perfil aerodinámico combado . En consecuencia, el coeficiente del momento de cabeceo alrededor de este punto para un perfil aerodinámico simétrico es cero.
El momento de cabeceo se considera, por convención, positivo cuando actúa para inclinar el perfil aerodinámico en la dirección de morro arriba. Los perfiles aerodinámicos arqueados convencionales se apoyan en el centro aerodinámico con el morro hacia abajo, por lo que el coeficiente de momento de cabeceo de estos perfiles es negativo. [2]
