dominio del número de mach avances en ingeniería aeroespacial
Introducción al número de Mach
En el apasionante mundo de la ingeniería aeroespacial, es fundamental comprender los distintos parámetros que afectan al vuelo. Uno de esos parámetros críticos es el número de Mach. El número de Mach, que recibe su nombre del físico austríaco Ernst Mach, caracteriza la velocidad de un objeto que se mueve a través de un medio fluido, generalmente aire, como una relación con la velocidad del sonido en ese medio.
Fórmula del número de Mach
Fórmula:M = v / a
Donde:
M= Número de Mach (adimensional)v= Velocidad del objeto (metros por segundo, m/s)a= Velocidad del sonido en el medio dado (metros por segundo, m/s)
Uso de parámetros:
- Velocidad (v): esta es la velocidad a la que se mueve el objeto. Para los aviones, esto a menudo se expresa en metros por segundo (m/s).
- Velocidad del sonido (a): La velocidad del sonido varía con el medio y sus condiciones, como la temperatura y la presión. Para simplificar, a nivel del mar y a 15 °C, es aproximadamente 340,29 m/s.
Ejemplos de valores válidos:
| Variable | Ejemplos de valores |
|---|---|
| Velocidad (v) | 170,15 m/s |
| Velocidad del sonido (a) | 340,29 m/s |
Resultado:
Número de Mach= Relación adimensional que representa la velocidad relativa al sonido.
Explicación y ejemplos:
Imagina un avión volando a una velocidad de 170,15 m/s en el aire donde la velocidad del sonido es 340,29 m/s. Utilizando la fórmula del Número de Mach, podemos determinar el Número de Mach como:
M = v / a
M = 170,15 / 340,29
M ≈ 0,5
Esto indica que la aeronave está volando a la mitad de la velocidad del sonido. Cuando la velocidad de un objeto es igual a la velocidad del sonido, el Número de Mach es 1. Si se mueve más rápido que el sonido, el Número de Mach es mayor que 1, lo que significa velocidades supersónicas. Para los transbordadores espaciales que vuelven a entrar en la atmósfera de la Tierra, el Número de Mach puede ser mucho mayor que 1, entrando en el régimen hipersónico (Mach 5 y superior).
Validación de datos:
Los valores de entrada deben ser números válidos y no negativos. Los valores cero son teóricamente válidos, pero prácticamente no tienen sentido, ya que significan que el objeto está estacionario o en un vacío hipotético donde la velocidad del sonido es cero.
Resumen
El número de Mach es una unidad adimensional que representa la velocidad de un objeto en relación con la velocidad del sonido. Es un concepto fundamental en la ingeniería aeroespacial y permite a los ingenieros comprender y predecir el comportamiento aerodinámico en diferentes regímenes de vuelo. Ya sea que esté diseñando un dron subsónico, un jet supersónico o un vehículo espacial hipersónico, comprender el número de Mach lo ayuda a ampliar los límites de la aeronáutica y la astronáutica.