energía específica de las aeronaves

La energía específica de la aeronave es una forma de energía específica aplicada al análisis de trayectorias de aeronaves y misiles . Representa la energía cinética y potencial combinada del vehículo en un momento dado. Es la energía total del vehículo (relativa a la superficie terrestre) por unidad de peso del vehículo. Al ser independiente de la masa del vehículo, proporciona una herramienta poderosa para el diseño de trayectorias óptimas. ^{[ 1 ]} La energía específica de la aeronave es muy similar a la energía orbital específica, excepto que se expresa como una cantidad positiva. Un valor cero de energía específica de la aeronave representa una aeronave en reposo en la superficie terrestre, y el valor aumenta a medida que aumentan la velocidad y la altitud. Al igual que otras formas de energía específica, la energía específica de la aeronave es una propiedad intensiva y se representa en unidades de longitud, ya que es independiente de la masa del vehículo. Es decir, mientras que la energía específica se puede expresar en julios por kilogramo (J/kg), la altura de energía específica se puede expresar en metros mediante la fórmula (v^2 / 2g) + h, donde V es la velocidad aerodinámica de la aeronave, g es la aceleración debida a la gravedad y h es la altitud de la aeronave.

El campo de la optimización de trayectorias utiliza este concepto desde la década de 1950 en forma de análisis energético. En este enfoque, la energía específica se define como uno de los estados dinámicos del problema y es el que varía más lentamente. Todos los demás estados, como la altitud y el ángulo de trayectoria de vuelo, se aproximan como infinitamente rápidos en comparación con la dinámica de la energía específica. Esta suposición permite obtener trayectorias óptimas de forma relativamente sencilla.

La energía específica se calcula dividiendo la energía total (definida anteriormente en relación con la superficie terrestre) entre la masa del vehículo. Es un elemento clave en el rendimiento de aeronaves y cohetes. Para un cohete que vuela verticalmente (en el vacío), representa el apogeo que alcanzaría.

La energía específica de la aeronave se utiliza ampliamente en la teoría de energía-maniobrabilidad que rige las tácticas modernas de combate aéreo. El objetivo principal de las maniobras de combate aéreo es mantener una energía específica óptima de la aeronave. La velocidad permite a una aeronave superar potencialmente en maniobrabilidad a los adversarios, y la altitud se puede convertir en velocidad, a la vez que proporciona un mayor alcance para las municiones guiadas (debido a la menor densidad del aire y, por lo tanto, a una menor resistencia a cualquier velocidad dada ). Aeronaves como el F-16 Fighting Falcon fueron diseñadas para optimizarse de acuerdo con la teoría de energía-maniobrabilidad, lo que permite que una aeronave gane energía específica lo más rápido posible.