Relacion Lift-Drag o Elevacion-Friccion

Relacion Lift-Drag o Elevacion-Friccion

En un kite es la característica más fundamental de su funcionamiento. Es el resultado de muchos parámetros de diseño que se pueden resumir como un valor simple, similar a los HP de un motor.
Una característica secundaria, pero importante es la maniobrabilidad, o la velocidad con que gira.
Otras características incluyen el depower y seguridad que no se relacionan generalmente con el funcionamiento máximo.

L/D: se describe a menudo de acuerdo al funcionamiento del kite, como “rápido a través de la ventana” y “vuela más hacia delante”, pero se pueden deducir del cociente de L/D.
El cociente L/D tiene dos componentes:

1. Elevación: es la fuerza aerodinámica útil perpendicular a la circulación de aire a través del kite. Es creada, como con todos los perfiles aerodinámicos, por la diferencia de presión al circular el aire por sobre y debajo de la superficie del kite.
2. Fricción: es la fuerza aerodinámica parásita paralela a la circulación de aire. (Debe observarse que la circulación de aire libre sobre el kite es exactamente lo mismo que el Viento Aparente en el kite.) Es una causa de la circulación de aire sobre el kite, por el rozamiento y la turbulencia superficiales.

Muchos factores de diseño afectan la elevación y la fricción. Ver: [1]

¿Por qué es tan importante la Relación L/D?

Un cociente más alto de L/D da lugar a un kite que tire más, o en una dirección más eficiente. En igualdad de circunstancias, podrá ir más rápidamente, ceñirá más upwind, saltará más alto y más largo, etc. Suponga que va a 20 nudos, en un viento de 15 nudos, y va 10 grados upwind con un kite grande y eficiente (alto cociente de L/D) y una Spleene Session o una tabla plana de enchapado. Éste es el ejemplo de la Teoría #1 sobre el viento aparente, y como está explicado, el viento aparente estaría soplando en un ángulo de cerca de 33 grados upwind.

Ejemplos

1. Suponga que está parado en una playa, volando su kite constantemente en un viento constante. El kite está ejerciendo cerca de 18 kg de tensión, vía las líneas, en su barra y arnés. Si el kite realmente está volando exactamente por encima, con las líneas totalmente perpendiculares a la circulación de aire, entonces significa que su kite y las líneas no tienen ninguna fricción, y por lo tanto un cociente infinito de L/D (18 kg de fuerza, y 0 kg de fricción). Pero eso es imposible, porque incluso los perfiles aerodinámicos más eficientes generan cierta fricción, y en el caso de los kites, la fricción es típicamente entre 1/5 y 1/7 de la elevación, que da lugar a cocientes de L/D entre 5:1 y 7:1. Porque su kite y líneas tienen cierta fricción, volarán un poco downwind de su posición directamente encima suyo. Si hay 3,6 kg de fricción, que es 1/5 de los 18 kg de la elevación, entonces el kite volará 1/5 hacia atrás. Así pues, si tiene 30 metros de alto, volará 6 metros detrás de usted. Esto representaría un cociente de L/D de 5:1.
2. Suponiendo que el kite y las líneas pesan 3,6 kg, el kite está generando realmente cerca de 21,6 kg de elevación para soportarse a si mismo y a la vez ejercer 18 kg de tensión en la barra y el arnés. Así pues, tomando el peso del kite en consideración, el cociente de L/D en esta situación es en realidad cerca de 6:1 (21,6 kg de levante, 3,6 kg de fricción), aun cuando el ángulo del kite y las líneas sugieren cerca de 5:1. Cuanto más viento hay, y cuanto mayor es la elevación que el kite genera, menos es el efecto que el peso de el kite tendrá en su cociente aparente de L/D
3. Si desea comparar los cocientes de L/D de diversos kites, pruebe de volarlos a las 12, de un lado al otro. El que vuela más hacia delante será el que tiene el cociente más alto de L/D. También, el depower del kite afectará su cociente de L/D, y puede experimentar volando su kite por encima y subiendo y bajando la barra hasta que encuentre el ajuste exacto que hace que el kite vuele lo más hacia delante posible.

Esto trae aparejado un par de puntos adicionales:

1. La velocidad del viento aparente, o la circulación de aire más allá de el kite, también afectará su cociente de L/D. Cualquier perfil aerodinámico puede generar cocientes levemente diversos de L/D en diversas velocidades
2. El ajuste que hace el kite al volar lo más adelate posible no es necesariamente el mismo ajuste que dará lugar a la mayor elevación o tensión de las líneas. Para un kite dado, es probable que la fuerza máxima, tensión, o como desee llamarlo, sea causada bajando la barra lo más posible sin inducir una parada aerodinámica (stall). Pero el mejor cociente de L/D puede lograrse soltando la barra un poco, reduciendo la elevación un pedacito, pero reduciendo más en proporción la fricción.
3. Si usted navega en un mundo ideal, y su kite tiene un cociente infinito de L/D (ninguna fricción), entonces el kite tiraría exactamente en un ángulo recto (90 grados) del viento aparente. Significaría que las líneas estarían tirando a 33 grados upwind, que es más suficiente para un buen canteado (edging).
4. Pero si navega en el mundo real, y su kite tiene un cociente de 6:1 de L/D volará cerca de 9 grados menos (por trigonometría simple: Arctan (1/6)) de un ángulo recto del viento aparente. Eso significa que irá a 33-9=24 grados upwind, que es probablemente el umbral para la velocidad justa sin tener que derivar, incluso con la tabla y técnica correcta.
5. Si usted está volando un kite mal ajustado con un cociente de L/D de solamente 4:1, volará a 14 grados detrás del ángulo recto del viento aparente, que significa 33-14=19 grados upwind, que no le permitirán posiblemente navegar a menos que derive para mejorar el ángulo aparente del viento, que dará lugar a ir más downwind en vez de upwind.
6. La taba también tiene un cociente teórico de máximo L/D, para una velocidad dada y una técnica perfecta de orzada. Andan típicamente en 2:1 y 4:1. Una Spleene Session 141 tiene cerca del doble de L/D de una Naish TT Sol 125. La TT Sol es más pequeña y genera menos elevación, pero como tiene más rocker, genera más fricción. Es divertida y ágil, pero como la mayoría de las tablas TT de freestyle, no es muy eficiente.

Otros datos

La tensión o tirón del kite es en realidad una combinación de la elevación y la fricción, pero sobre todo elevación en el caso de altos cocientes de L/D. Cuanto más alto es el cociente de L/D del kite, típicamente más grande es el kite que usted puede volar para explotar su potencial
Un paracaídas tendría un cociente abominable de L/D porque genera casi toda la fricción y ninguna elevación. Usted podría navegar con un paracaídas, pero sería probablemente downwind en un ángulo cerca de 45 grados, concerniente a la dirección verdadera del viento. Eso daría lugar a muchas caminatas.

Cómo el kite cruza de rápido la Ventana o Zona de Potencia?

Considere la situación en la playa mientras usted vuela su kite justo a través de la zona de energía más profunda, apenas sobre la tierra, inmediatamente downwind. Ahí es cuando su kite generará la mayor fuerza (y energía, si desea hablar bien técnico) porque crea el viento aparente más rápido. Si su kite tiene un cociente de L/D de 6:1, cruzará la parte más profunda de la zona de energía en apenas seis veces la velocidad del viento (y su viento aparente será cerca de la raíz cuadrada de (1^2 + 6^2) = 6.08 veces la velocidad del viento).
La realidad es que su kite no irá tan rápido porque generará tanta fuerza que usted será arrastrado downwind, lo que tiene el efecto de disminuir el viento aparente. (Es decir, su viento aparente y el viento aparente del kite: Si el viento verdadero es 15 nudos, y usted consigue ser arrastrado temporalmente downwind a 8 nudos mientras el kite cruza la zona de energía, el viento aparente será solamente 7 nudos, y la velocidad del kite y el viento aparente serán reducidos en gran medida.) Los kites que parecen cruzar la ventana lo más rápido posible son generalmente los más pequeños, menos potentes porque no arrastran tanto al kiter. Esto es más significativo que sus cocientes de L/D en esta circunstancia particular. Si usted puede permanecer parado mientras vuela un kite pequeño a través de la zona de la energía, usted sabe probablemente que ese kite se moverá insanamente rápido, y generará una fuerza notable.

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