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"Se navega por los astros, por la mar, por la tierra, por las gentes, por los sentimientos...Se navega." — Altair

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NORMAS DEL FORO: OBLIGATORIA SU LECTURA

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curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo

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  • curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo





    un Fórmula 1 tiene un Coeficiente de resistencia aerodinámica de alrededor de 1
    un Toyota Prius tiene un Coeficiente de resistencia aerodinámica de 0,25

    ¿por qué?

    Pues porque el Formula 1 obtiene Fuerza del aire gracias a un Ala, un alerón en la popa, y esa fuerza no sale gratis, sino que cuesta una pasta en términos de resistencia aerodinámica
    John F. Kennedy decía que los violentos fanáticos Rusos, Ucranianos, Polacos y Lituanos que invadieron (1917-) Palestina debían pagar las miles de casas que robaron o permitir a los lugareños volver a sus casas

    Desde el gueto de Gaza (de tipo alemán con administración autónoma como el gueto de Varsovia) muchos pueden ver a lo lejos las fincas de sus abuelos: - mira, allí un Ucraniano y un Ruso de una etnia medieval forjada por rabinos (1033-) le metieron una bala en el cráneo a mi abuela

  • #2
    Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo



    Lift = sustentación aerodinámica

    Drag = resistencia aerodinámica

    a la fuerza en la dirección del aire le llamamos "resistencia" o "arrastre", una drag queen era una reinona que arrastraba por el suelo tremenda falda

    a la fuerza perpendicular a la dirección del aire le llamamos "sustentación" aunque en un velero le podemos llamar "fuerza lateral" y en un coche de Formula 1 no se me ocurre como llamar a "Lift", pues el coche de Formula 1 no usa la sustentación para volar, sino justo lo contrario para no despegarse del suelo
    John F. Kennedy decía que los violentos fanáticos Rusos, Ucranianos, Polacos y Lituanos que invadieron (1917-) Palestina debían pagar las miles de casas que robaron o permitir a los lugareños volver a sus casas

    Desde el gueto de Gaza (de tipo alemán con administración autónoma como el gueto de Varsovia) muchos pueden ver a lo lejos las fincas de sus abuelos: - mira, allí un Ucraniano y un Ruso de una etnia medieval forjada por rabinos (1033-) le metieron una bala en el cráneo a mi abuela

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    • #3
      Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo



      Mercedes-Benz W201

      Coeficiente de arrastre 0,33

      supongamos que este bicho tiene 2 metros cuadrados visto desde frente, y supongamos que corre a 20 nudos, entonces la estimación de la resistencia aerodinámica o arrastre aerodinámico es bien sencillo:

      Coeficiente (0,33) x la velocidad del viento al cuadrado (20 x 20) x 0,16 [este 0,16 es por comodidad y dentro del 0,16 va empaquetada la densidad del aire y lo necesario para mezclar nudos y metros] x 2 metros cuadrados =

      = 42 Newtons



      una driza, Coeficiente de arrastre 1,1

      3 drizas de 10 metros y 10 mm = 0,3 metros cuadrados
      y sopla 20 nudos de viento aparente

      arrastre = 1,1 (Coeficiente) x velocidad del viento al cuadrado (20 x 20) x 0,16 x 0,3 metros cuadrados = 21 Newtons



      una capota de digamos 3 metros cuadrados, Coeficiente de arrastre pues no sé, pero a ojo de buen cubero digamos que 0,6

      arrastre = 0,6 (Coeficiente) x velocidad del viento al cuadrado (20 x 20) x 0,16 x 3 metros cuadrados = 115 Newtons
      John F. Kennedy decía que los violentos fanáticos Rusos, Ucranianos, Polacos y Lituanos que invadieron (1917-) Palestina debían pagar las miles de casas que robaron o permitir a los lugareños volver a sus casas

      Desde el gueto de Gaza (de tipo alemán con administración autónoma como el gueto de Varsovia) muchos pueden ver a lo lejos las fincas de sus abuelos: - mira, allí un Ucraniano y un Ruso de una etnia medieval forjada por rabinos (1033-) le metieron una bala en el cráneo a mi abuela

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      • #4
        Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo

        Hombre

        el mercedes, si tiene un coeficiente de arrastre de 0.33, no puedes entonces contar el area como un rectangulo que proyectado en vertical tiene 2 m cuadrado.

        Si fuera así, entonces el coeficiente de arrastre de un cuadrado vertical es de 0.8

        Comentario


        • #5
          Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo

          Sobre el área de referencia

          el "área de referencia" en un coche es el área frontal

          el "área de referencia" en una vela es su superficie

          el "área de referencia" en un casco de un velero ciñendo es su superficie lateral por el seno del ángulo del viento aparente
          John F. Kennedy decía que los violentos fanáticos Rusos, Ucranianos, Polacos y Lituanos que invadieron (1917-) Palestina debían pagar las miles de casas que robaron o permitir a los lugareños volver a sus casas

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          • #6
            Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo




            la fotografía de la izquierda de 1901 y la fotografía de la derecha de 1902
            son el testimonio gráfico del momento crucial en esta historia
            de la sustentación (Lift) y el arrastre (Drag)

            el arrastre ... arrastra hacia popa el resultado (R)

            en 1901 el ángulo de arrastre (e) era muy grande

            y después de horas y horas recopilando datos en el túnel de viento
            lograron reducir el ángulo de arrastre alargando las alas,
            aumentando el alargamiento (AR, Aspect Ratio)





            AR, Aspect Ratio = 33



            AR, Aspect Ratio = 5,5

            Alargamiento (AR) de un Ala = envergadura del Ala elevada al cuadrado dividido entre su superficie

            Alargamiento (AR) de un velero en ceñida = altura del puño de driza de la mayor sobre la línea de flotación elevada al cuadrado / superficie vélica en ceñida
            John F. Kennedy decía que los violentos fanáticos Rusos, Ucranianos, Polacos y Lituanos que invadieron (1917-) Palestina debían pagar las miles de casas que robaron o permitir a los lugareños volver a sus casas

            Desde el gueto de Gaza (de tipo alemán con administración autónoma como el gueto de Varsovia) muchos pueden ver a lo lejos las fincas de sus abuelos: - mira, allí un Ucraniano y un Ruso de una etnia medieval forjada por rabinos (1033-) le metieron una bala en el cráneo a mi abuela

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            • #7
              Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo



              los dos veleros tienen

              una orza-timón bien eficiente
              un casco con una migajita de francobordo
              no lleva tripulante, para que no estorbe, se controlan por radiocontrol

              y

              el plano-aéreo el aéreo-plano, el Ala, la Vela, es un tablón, una tabla, un tablero de madera

              los dos veleros los bautizamos con los nombres de

              Newton turbulento de bajo Alargamiento
              y
              Newton turbulento de gran Alargamiento

              con Newton turbulento de bajo alargamiento ... bueno, ni hacemos estimaciones, ni mirarlo, porque con éso seguro que no se puede ceñir, no merece la pena hacer una estimación

              pero

              ¿cuánta fuerza de avance podríamos obtener con "Newton turbulento de gran alargamiento" ciñendo a 30 grados del viento aparente

              el problema de "Newton turbulento de gran alargamiento" sería la escora, pero si nos olvidamos de la escora en este experimento mental, entonces "Newton turbulento" ciñe sin ningún problema con una vela de tabla desviando el viento
              John F. Kennedy decía que los violentos fanáticos Rusos, Ucranianos, Polacos y Lituanos que invadieron (1917-) Palestina debían pagar las miles de casas que robaron o permitir a los lugareños volver a sus casas

              Desde el gueto de Gaza (de tipo alemán con administración autónoma como el gueto de Varsovia) muchos pueden ver a lo lejos las fincas de sus abuelos: - mira, allí un Ucraniano y un Ruso de una etnia medieval forjada por rabinos (1033-) le metieron una bala en el cráneo a mi abuela

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              • #8
                Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo

                Originalmente publicado por U25pies Ver Mensaje
                Sobre el área de referencia

                el "área de referencia" en un coche es el área frontal

                el "área de referencia" en una vela es su superficie

                el "área de referencia" en un casco de un velero ciñendo es su superficie lateral por el seno del ángulo del viento aparente
                Pues es extraño.

                En mi caso (edificios) cuando calculo la fuerza que el viento hace sobre el faldon de una cubierta inclinada (a mas horizontal menos coeficiente de arrastre, tambien llamado coeficiente eólico), tomo toda el area de la cubierta, no solo la de la proyeccion de la misma sobre un plano vertical. Si fuera así, el valor de la fuerza seria muy pequeño, pues a mas horizontal que fuera la cubierta, menos proyeccion al viento ofrecera.

                Bueno, cada disciplina tiene su qué

                Comentario


                • #9
                  Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo

                  sí, "el área de la cubierta", como el área de una vela

                  mañana -mañana tengo scanner y wifi- y a ver si salimos a navegar con "Newton turbulento"

                  un saludo

                  salud y suerte
                  John F. Kennedy decía que los violentos fanáticos Rusos, Ucranianos, Polacos y Lituanos que invadieron (1917-) Palestina debían pagar las miles de casas que robaron o permitir a los lugareños volver a sus casas

                  Desde el gueto de Gaza (de tipo alemán con administración autónoma como el gueto de Varsovia) muchos pueden ver a lo lejos las fincas de sus abuelos: - mira, allí un Ucraniano y un Ruso de una etnia medieval forjada por rabinos (1033-) le metieron una bala en el cráneo a mi abuela

                  Comentario


                  • #10
                    Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo



                    bien, por fin salimos a navegar con Newton turbulento

                    primero orientamos su vela de tablero de madera con un ángulo de ataque de 90 grados respecto al Viento aparente (Va) y nos dejamos arrastrar por la fuerza del viento navegando viento en popa, la Fuerza de avance en la dirección del Rumbo del Velero (RV) es igual al arrastre (D, Drag)



                    ahora orientamos la vela de tablero y le damos un ángulo de ataque de 45 grados respecto al Viento aparente (Va) y navegamos de través, y la Fuerza de avance es la sustentación (L, Lift)

                    el dibujito valdría para una piedra plana lanzada contra un estanque y también podemos imaginar una bola de billar dándole de refilón a otra bola de billar

                    eso sí: necesitamos que el conjunto orza-timón-carena nos proporcione una fuerza igual al arrastre (D, Drag) pero de sentido contrario

                    bien

                    ahora orzamos hacia el Viento ... y ahora es cuando

                    Newton turbulento Alargamiento 1
                    y
                    Newton turbulento Alargamiento 10

                    muestran un distinto comportamiento



                    navegamos ceñidos al viento: hay un ángulo de 30 grados entre el Rumbo del Velero (RV) y el Viento aparente (Va)

                    el ángulo de ataque de la vela es de 8 grados

                    y del Resultado (R) de la sustentación (L, Lift) y el arrastre (D, Drag) obtenemos una Fuerza de avance (Fa) en el sentido del Rumbo del Velero (RV)

                    Veamos las fuerzas que obtenemos

                    el Coeficiente de arrastre (Cd) se puede decir que es 1,2 y se puede decir que es 0,167 dependiendo del "área de referencia"

                    si lo tratamos como un coche entonces la fuerza de arrastre es igual a

                    1,2 x el área frontal (que es igual a la superficie de la vela x el seno de 8 grados)

                    si lo tratamos como una vela entonces la fuerza de arrastre es igual a

                    0,167 (que es 1,2 por el seno de 8 grados) x la superficie de la vela

                    ahora veamos cuánta fuerza lateral o sustentación (L, Lift) obtenemos

                    y para esto lo primero es repetir un mantra, es el rito de iniciación

                    en el dibujo lo que vemos es una placa plana en dos dimensiones

                    el Coeficiente de sustentación en dos dimensiones (cl_2d [con "c" y "l" minúscula] es igual a

                    "dos pi alfa radianes"

                    "dos pi alfa radianes"

                    "dos pi alfa radianes"

                    lo repetimos todos juntos

                    "dos pi alfa radianes"

                    "dos pi alfa radianes"

                    "dos pi alfa radianes"

                    cumplido el rito de iniciación la cosa es que los teóricos al Angulo de Ataque (AoA) le llaman "alfa" y lo simbolizan con la letra griega "alfa" y expresan el ángulo en radianes en vez de en grados

                    el Coeficiente de sustentación en dos dimensiones (cl_2d) de una placa plana es igual a 2 multiplicado por el número pi y multiplicado por el ángulo de ataque en radianes

                    esto a fin de cuentas viene a ser 0,11 por cada grado de Angulo de Ataque

                    pero en la práctica, en la realidad, lo que se observa es 0,10 por cada grado de Angulo de Ataque (AoA)

                    entonces con 8 grados de Angulo de Ataque los dos Newtons turbulentos, los dos, el 1 AR y el 10 AR, los dos obtienen

                    cl_2d = 0,8

                    pero

                    ahora tenemos que traducir a tres dimensiones:



                    con un Angulo de Ataque de 8 grados

                    Newton turbulento de bajo Alargamiento, AR = 1:

                    Coeficiente de arrastre (Cd) = 0,167
                    Coeficiente de sustentación en dos dimensiones (cl_2d) = 0,8
                    Coeficiente de sustentación en tres dimensiones (CL_3d) = 0,26

                    Newton turbulento de alto Alargamiento, AR = 10

                    Coeficiente de arrastre (Cd) = 0,167
                    Coeficiente de sustentación en dos dimensiones (cl_2d) = 0,8
                    Coeficiente de sustentación en tres dimensiones (CL_3d) = 0,66

                    si dibujamos los Coeficientes con papel y lápiz veremos que el Newton chiquitajo no tiene fuerza para ceñir y, en cambio, el Newton alto y espigado ciñe bien
                    John F. Kennedy decía que los violentos fanáticos Rusos, Ucranianos, Polacos y Lituanos que invadieron (1917-) Palestina debían pagar las miles de casas que robaron o permitir a los lugareños volver a sus casas

                    Desde el gueto de Gaza (de tipo alemán con administración autónoma como el gueto de Varsovia) muchos pueden ver a lo lejos las fincas de sus abuelos: - mira, allí un Ucraniano y un Ruso de una etnia medieval forjada por rabinos (1033-) le metieron una bala en el cráneo a mi abuela

                    Comentario


                    • #11
                      Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo

                      para dibujar los Coeficientes con lápiz y papel simplemente hacemos que por ejemplo 1 sea igual a 10 centímetros

                      primero dibujamos la dirección del Viento aparente (Va) y dibujamos el Rumbo del Velero (RV) que va navegando 30 grados ceñido al viento

                      entonces en vez de dibujar la Fuerza de Arrastre (D) podemos dibujar el Coeficiente de arrastre (Cd) y en vez de dibujar la Fuerza de Sustentación (L) podemos dibujar el Coeficiente de sustentación (CL)

                      sumando los vectores obtenemos el Resultado (R)

                      y de ahí vemos cuánto podemos sacar en la dirección de la marcha del velero (Fa)

                      también podemos dibujar las fuerzas en Newtons: hacemos que en el tablero de dibujo sople tantos nudos y

                      Fuerza aerodinámica = Coeficiente x la mitad de la Velocidad del viento al cuadrado x la densidad del aire x Area de referencia (que en una Vela es su Superficie)

                      por comodidad empaquetamos en 0,16 "la mitad", "la densidad del aire" y lo necesario para mezclar nudos y metros cuadrados

                      por ejemplo soplando 20 nudos de viento aparente ... Newton turbulento de alto Alargamiento con 10 metros cuadrados de vela de tablero o de chapa de aluminio ... obtendría una

                      Fuerza de Sustentación = 0,66 (Coeficiente) x 20 x 20 x 0,16 x 10 metros cuadrados = 422 Newtons, que son más o menos unos 42 kilos que lo podemos dibujar en el papel como 4 centímetros y 2 milímetros
                      John F. Kennedy decía que los violentos fanáticos Rusos, Ucranianos, Polacos y Lituanos que invadieron (1917-) Palestina debían pagar las miles de casas que robaron o permitir a los lugareños volver a sus casas

                      Desde el gueto de Gaza (de tipo alemán con administración autónoma como el gueto de Varsovia) muchos pueden ver a lo lejos las fincas de sus abuelos: - mira, allí un Ucraniano y un Ruso de una etnia medieval forjada por rabinos (1033-) le metieron una bala en el cráneo a mi abuela

                      Comentario


                      • #12
                        Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo

                        Repasando

                        Lift (fuerza de Sustentación) es la fuerza perpendicular al fluido
                        Drag (fuerza de Arrastre) es la fuerza en la dirección del fluido

                        (da igual que el fluido sea aire, agua o aceite de oliva virgen extra)

                        si lanzamos una piedra plana contra la superficie del agua con un pequeño ángulo de ataque ... vemos que

                        -la piedra vota/vuela, es la fuerza de Sustentación (Lift)
                        -la piedra se frena, es la fuerza de Arrastre (Drag)

                        en el caso de un fórmula 1 el problema es justo al contrario: no quiere salir volando, y por eso lleva un alerón en la popa y también lleva alerones en la proa delante de las ruedas, para obtener una fuerza perpendicular a la dirección del viento y orientada hacia abajo, y los fórmulas 1 de la época de Pedro Picapiedra pues los alerones estarían hechos de piedras como las piedras que lanzamos contra el agua con un pequeño ángulo de ataque
                        John F. Kennedy decía que los violentos fanáticos Rusos, Ucranianos, Polacos y Lituanos que invadieron (1917-) Palestina debían pagar las miles de casas que robaron o permitir a los lugareños volver a sus casas

                        Desde el gueto de Gaza (de tipo alemán con administración autónoma como el gueto de Varsovia) muchos pueden ver a lo lejos las fincas de sus abuelos: - mira, allí un Ucraniano y un Ruso de una etnia medieval forjada por rabinos (1033-) le metieron una bala en el cráneo a mi abuela

                        Comentario


                        • #13
                          Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo

                          Genial!
                          Divertido, interesante y agradable de entender
                          :-)


                          Originalmente publicado por U25pies Ver Mensaje
                          Repasando

                          Lift (fuerza de Sustentación) es la fuerza perpendicular al fluido
                          Drag (fuerza de Arrastre) es la fuerza en la dirección del fluido

                          (da igual que el fluido sea aire, agua o aceite de oliva virgen extra)

                          si lanzamos una piedra plana contra la superficie del agua con un pequeño ángulo de ataque ... vemos que

                          -la piedra vota/vuela, es la fuerza de Sustentación (Lift)
                          -la piedra se frena, es la fuerza de Arrastre (Drag)

                          en el caso de un fórmula 1 el problema es justo al contrario: no quiere salir volando, y por eso lleva un alerón en la popa y también lleva alerones en la proa delante de las ruedas, para obtener una fuerza perpendicular a la dirección del viento y orientada hacia abajo, y los fórmulas 1 de la época de Pedro Picapiedra pues los alerones estarían hechos de piedras como las piedras que lanzamos contra el agua con un pequeño ángulo de ataque
                          "Se puede llegar muy lejos, visitar los rincones más perdidos y lo único que te une a ellos es el ancla..."

                          Comentario


                          • #14
                            Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo





                            aquí tenemos el vuelo del NASA M2-F2 y uno de los documentos desclasificados con datos del vuelo

                            supongamos que a un licenciado en aerodinámica tabernaria ... los ingenieros de la NASA le hubieran pedido una estimación del Coeficiente de Sustentación (CL) con un Angulo de Ataque de 0 grados

                            -bueno, pero primero enseñarme el bicho

                            -ejque, ejque el bicho es secreto

                            -joooder, sin verlo no hay manera

                            -bueno, vale




                            -así que este bicho cuando vuela con un Angulo de Ataque de 0 grados muestra una panza inclinada de unos ... ¿10 grados?

                            -aah, secreto, secreto

                            -bien, supongamos 10 grados cuando vuela con un ángulo de ataque de 0 grados (alfa, deg = 0)

                            10 grados x 0,1 = 1, coeficiente en dos dimensiones

                            y ahora lo traducimos a tres dimensiones, Alargamiento (aspect ratio) de 0,7

                            CL = 1 / (1 + (2 / 0,7)) = 0,25

                            algo más de .2



                            con una herramienta bien tosca, con una navaja vieja pero bien afilada como estas viejas fórmulas de la primera guerra mundial ... y el apaño que hacen para hacer buenas estimaciones de buen cubero

                            una buena y simple herramienta, y una estimación razonable

                            lo suyo sería que los veleros al menos estuvieran a la altura de la tecnología aero-náutica de 1914

                            pero es pedir mucho
                            John F. Kennedy decía que los violentos fanáticos Rusos, Ucranianos, Polacos y Lituanos que invadieron (1917-) Palestina debían pagar las miles de casas que robaron o permitir a los lugareños volver a sus casas

                            Desde el gueto de Gaza (de tipo alemán con administración autónoma como el gueto de Varsovia) muchos pueden ver a lo lejos las fincas de sus abuelos: - mira, allí un Ucraniano y un Ruso de una etnia medieval forjada por rabinos (1033-) le metieron una bala en el cráneo a mi abuela

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                            • #15
                              Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo



                              un Ala de Alargamiento (AR, Aspect Ratio) infinito ... es un Ala que va de pared a pared del túnel de viento, y el coeficiente que nos proporciona es

                              "dos pi alfa radianes"

                              que viene a ser 0,11 por cada grado, en teoría, pues en la práctica es más bien 0,10

                              el viento impactando en un tablón de madera con 1 grado o una piedra plana impactando en la superficie de un lago con 1 grado ... tendría un coeficiente de sustentación en dos dimensiones de 1 x 0,10 = 0,1 que luego traducimos a tres dimensiones con una fórmula realmente sencilla

                              así un bicho aeronáutico puede volar sin alas, sin alas propiamente dichas, creando sustentación a pecho descubierto



                              teclear (mejor dicho: copiar y pegar en el navegador) lift body aircraft

                              y ver las imágenes que salen





                              si el bicho es ya muy estrecho muy estrecho, de muy bajo alargamiento, como por ejemplo el fuselaje de un avión normal o la carena de un velero, entonces se le llama "cuerpo esbelto" (slender body)

                              la mayoría de los prototipos de artefactos voladores que han salido mal no ha sido por problemas de cálculo del rendimiento ya de las alas ya del motor y cosas así

                              los problemas gordos son problemas de control, equilibrio y estabilidad

                              este es el temita gordo, este es el temita





                              pero, claro, en un velero con tal que flote ... casi nadie se da cuenta que está mal hecho

                              es más: como la tradición naval es una dura tradición, la culpa siempre la tiene la tripulación

                              y no, los aviones se hacen bien y los coches se hacen bien
                              John F. Kennedy decía que los violentos fanáticos Rusos, Ucranianos, Polacos y Lituanos que invadieron (1917-) Palestina debían pagar las miles de casas que robaron o permitir a los lugareños volver a sus casas

                              Desde el gueto de Gaza (de tipo alemán con administración autónoma como el gueto de Varsovia) muchos pueden ver a lo lejos las fincas de sus abuelos: - mira, allí un Ucraniano y un Ruso de una etnia medieval forjada por rabinos (1033-) le metieron una bala en el cráneo a mi abuela

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