Este documento presenta los conceptos básicos de aeroestática para un taller sobre una sonda estratosférica. Explica el principio de Arquímedes, la deformación de globos, la resistencia aerodinámica y la ecuación del movimiento. Cubre temas como la presión atmosférica, la temperatura y cómo afectan a un globo a medida que asciende a través de la atmósfera.

1. Aeroestática básica
Prof: Guillermo Vicente y Adrián Uriondo
Taller Sonda Estratosférica
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2. Índice
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Introducción
El principio de Arquímedes(I)
El principio de Arquímedes(II)
La atmósfera
Deformación del globo (I)
Deformación del globo (II)
Resistencia aerodinámica
Ecuación del movimiento
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3. Introducción

¿Qué es la aeroestática?
La aeroestática es la rama de la
aerodinámica que estudia las
acciones (fuerzas y momentos)
que aparecen sobre un cuerpo
cuando se encuentra en el seno
de un fluido en ‘reposo’.
¿Qué significa un
fluido en ‘reposo’?
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Fig.2:CHASAT III
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4. El principio de Arquímedes (I)

Dadas las hipótesis de la fluido-estática (velocidad del fluido nula
para todo ‘t’ y cualquier posición ‘r’) la ecuación de cantidad de
movimiento de Navier-Stokes en su forma diferencial no
conservativa quedaría:
z
g
p(z)
z
p0
Superficie terrestre,
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5. El principio de Arquímedes (II)

La fuerza que ejerce un fluido sobre un sólido es:
F
g
Esta es la famosa fórmula
del ¡EMPUJE! de
Arquímedes.
¿Cuál es el origen de esta
fuerza? el espacio existiría
¿En
exterior esta fuerza?
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6. La atmósfera

Variaciones de la presión y la temperatura de la
atmósfera con la altura (ISA-0).
T
T
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7. Deformación del globo (I)

Modelo de Mooney-Rivlin

El salto de presiones entre el exterior y el interior de un globo
esférico de goma es una función de el espesor de la goma (d), de la
relación (r/r0) y de unas constante ‘s1’ y ‘s2’ del material. Estas
últimas son también funciones de la temperatura de la goma, pero
en primera aproximación supondremos que son constantes.
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8. Deformación del globo (II)

Variación del salto de presiones con r/r0
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9. Resistencia aerodinámica
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10. Ecuación del movimiento
Ecuación de la
mecánica: inicial:
Condición
E
Aire
R
D
h(t)
Ecuación de equilibrio altura máxima
(techo del globo):
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v
W
z
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11. Ecuación del movimiento

Evolución de las fuerzas con la altura
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