Energía específica de la aeronave

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 combinadas del vehículo en un momento dado. Es la energía total del vehículo (en relación con la superficie de la Tierra) 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 sobre la superficie de la Tierra, y el valor aumenta a medida que aumenta la velocidad y la altitud. Al igual que con 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 puede expresarse en julios por kilogramo (J/kg), la energía específica por altura puede expresarse en metros mediante la fórmula (v^2 / 2g) + h, donde V es la velocidad del avión, g es la aceleración debida a la gravedad y h es la altitud del avión. ^{[ cita requerida ]}

El campo de la optimización de trayectorias ha hecho uso de este concepto desde los años 50 en forma de análisis energético. En este enfoque, la energía específica se define como uno de los estados dinámicos del problema y es el estado que varía más lentamente. Todos los demás estados, como la altitud y el ángulo de la trayectoria de vuelo, se consideran infinitamente rápidos en comparación con la dinámica de la energía específica. Esta suposición permite la solución de trayectorias óptimas de una forma relativamente sencilla.

La energía específica se calcula dividiendo la energía total (tal como se definió anteriormente en relación con la superficie de la Tierra) por la masa del vehículo. Es un elemento clave en el rendimiento de las aeronaves y los cohetes. Para un cohete que vuela verticalmente (en el vacío), es el apogeo que alcanzaría el cohete.

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