¿Qué es la dinámica de vuelo?

La dinámica de vuelo es el análisis de la forma en que los aviones se mueven por el aire, las fuerzas y los sistemas de control que les permiten mantener el vuelo, y las fuerzas físicas externas que actúan sobre ellos, como el empuje, la elevación, la gravedad y la resistencia. Las principales aplicaciones de la ciencia de la dinámica de vuelo se relacionan con la actitud de las aeronaves durante el vuelo, particularmente en las formas en que se mueven y se les hace moverse en los tres ejes separados de cabeceo, guiñada y balanceo. La ciencia de la dinámica de vuelo también se aplica a las naves espaciales, pero las formas en que se logran el vuelo y el control de vuelo en tales naves difieren significativamente de las de las naves atmosféricas, como los aviones y los helicópteros.

La orientación de aviones y naves espaciales usa lo que se llama un ideal como punto de referencia. Para las aeronaves atmosféricas, esto es esencialmente un vuelo recto y nivelado, utilizando el suelo como referencia. Para la nave espacial, esta referencia es arbitraria y puede basarse en el objeto planetario u otro alrededor del cual la nave espacial está en órbita o incluso en otra nave espacial. Cuando una nave espacial está en órbita alrededor de la Tierra, la superficie de la Tierra a menudo se usa como referencia, pero con el propósito de maniobrar cerca y atracar con otra nave espacial o la Estación Espacial Internacional, por ejemplo, la otra nave u objeto puede ser el referencia.

Los tres ejes de rotación de las naves aéreas y espaciales se denominan cabeceo, balanceo y guiñada, y una nave espacial o avión se mueve alrededor de estos ejes con su centro de gravedad o masa, como el punto donde se encuentran los tres ejes. Los ingenieros y diseñadores aeroespaciales utilizan la dinámica de vuelo para determinar cómo se comportarán las aeronaves y las naves espaciales cuando se utilizan mecanismos de control para rotar el vehículo en una de estas direcciones, así como el movimiento direccional del vehículo a través de la atmósfera o el espacio. Cosas como la cantidad de empuje requerida para el vuelo, la estabilidad del vuelo, la maniobrabilidad y las tasas de ascenso se pueden estimar con un alto grado de precisión para el diseño de una nave aérea o espacial mediante la aplicación de principios de dinámica de vuelo. Los sistemas de control y propulsión están diseñados utilizando principios de dinámica de vuelo para permitir que el aire y la nave espacial realicen un vuelo controlado y eficiente.

Si bien cada uno de los tres ejes de rotación tiene una definición científica, estos pueden ser confusos y, a menudo, es más fácil definirlos en términos más simples. La inclinación se refiere a la actitud de la dirección de vuelo con respecto al punto de referencia, en una dirección hacia arriba o hacia abajo. Cuando un avión está subiendo, se dice que su inclinación es positiva, es decir, está en ángulo sobre el punto de referencia.

La guiñada se refiere a la actitud de la aeronave de lado a lado. Imagine un avión modelo sentado sobre una mesa y, sin mover el centro del avión, gírelo hacia un lado o hacia el otro. Esto es yaw. El rollo se puede imaginar fácilmente imaginando un avión en vuelo recto y levantando un ala.