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Evaluación y uso del Modelo
Descripción
Modelo D1.4 - Medición de Fuerzas Aerodinámicas
El modelo se evalúa tanto en forma formal como empírica. La evaluación formal determina en qué medida la red lógica se basa en principios físicos o en relaciones matemáticas ajustadas a la realidad pero sin sustento causal, y en qué medida cada variable proviene de un principio general o de un ajuste específico a la operación observada. La evaluación empírica, en paralelo, corre experimentos o compara con datos medidos para validar que el modelo predice correctamente lo que va a ocurrir.
Tras estas validaciones —y con las incertidumbres y resguardos que corresponda mantener— el modelo puede usarse en simuladores que pronostican el comportamiento del sistema según la situación que se está estudiando.
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Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Balanza y señales crudas
La balanza de alta sensibilidad registra señales eléctricas multicanal producidas por galgas extensométricas o sensores piezoeléctricos. Esas señales son la observación primaria y todavía no son fuerzas físicas.
Grupo 2: Grupo 2: Calibración de seis grados de libertad
Una matriz propia de calibración transforma las señales crudas en el vector de tres fuerzas y tres momentos. La calibración precede cualquier interpretación aerodinámica y permite corregir sensibilidad cruzada entre canales.
Grupo 3: Grupo 3: Separación de fuerza inercial y aerodinámica
La fuerza calibrada contiene simultáneamente contribuciones aerodinámicas e inerciales. La aceleración del ala y su masa efectiva permiten estimar la contribución inercial, que debe sustraerse para recuperar la fuerza atribuible al aire.
Grupo 4: Grupo 4: Orientación cinemática y descomposición
Los ángulos relativos obtenidos del análisis cinemático 3D definen la transformación entre el sistema de la balanza y las direcciones de vuelo. La fuerza aerodinámica se proyecta entonces en sustentación y arrastre.
Grupo 5: Grupo 5: Presión dinámica y coeficientes
La velocidad de vuelo y la densidad del aire determinan la presión dinámica. Sustentación y arrastre se normalizan con presión dinámica y un área de referencia para obtener coeficientes adimensionales comparables.
Grupo 6: Grupo 6: Potencia aerodinámica instantánea
La potencia útil sobre el fluido surge del producto escalar entre fuerza aerodinámica y velocidad instantánea del ala. Esta magnitud conecta la medición mecánica con el costo energético del movimiento.
Grupo 7: Grupo 7: Eficiencia aeromecánica
La potencia aerodinámica se compara con la potencia muscular total. Su cociente expresa la fracción de potencia muscular convertida en trabajo útil sobre el aire.
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