En aeronáutica , un ala flexible es un perfil aerodinámico o ala de avión que puede deformarse en vuelo.
Los primeros aviones pioneros, como el Wright Flyer, utilizaban las características flexibles de la construcción liviana para controlar el vuelo mediante la deformación de las alas . Otros fabricaron alas plegables para plegarlas, como los diseños de coches voladores de Gustave Whitehead .
Desde la década de 1960, las alas flexibles han dominado los diseños de ala delta y aviones ultraligeros , con tipos como el ala Rogallo en forma de delta y el parapente totalmente plegable .
Más recientemente, la llegada de materiales flexibles de alta resistencia y otras tecnologías avanzadas ha renovado el interés en el uso de la flexión con fines de control.
El primer sistema de control eficaz en un avión propulsado permitió volar por primera vez. El Wright Flyer utilizó la deformación del ala para el control lateral o de balanceo, girando la punta de una de las alas para aumentar su ángulo con el aire mientras giraba la otra para reducir su ángulo. El sistema patentado por los hermanos Wright fue ampliamente copiado.
Sin embargo, a medida que aumentaron la potencia de los motores y la velocidad del aire, también aumentaron las fuerzas necesarias para operar los controles piloto y en 1914 la deformación estaba prácticamente abandonada.
Antes del exitoso vuelo controlado y propulsado, se habían desarrollado alas plegables en un intento de resolver los problemas de almacenamiento y transporte en tierra. Algunos pioneros, en particular Gustave Whitehead, utilizaron un sistema de nervaduras radiales como un abanico plegable gigante, a veces descrito como parecido a un murciélago , en sus intentos de construir un automóvil volador .
La aeroelasticidad es la tendencia natural de cualquier ala a flexionarse bajo cargas aerodinámicas e inerciales durante el vuelo. La mayoría de los diseños buscan minimizar los efectos haciendo que la estructura del ala sea lo más rígida posible. Sin embargo, algunos han tratado de aprovechar este efecto.
Un ejemplo relativamente temprano lo proporcionan los planeadores de alas volantes de los hermanos Horten durante la década de 1930, cuyas puntas de las alas se flexionaban hacia arriba en vuelo para actuar como superficies estabilizadoras.
La llegada del motor a reacción y las velocidades de vuelo transónicas trajeron un fuerte aumento de las fuerzas aerodinámicas, agravadas por la ineficiencia estructural innata del ala en flecha , y la combinación condujo a características peligrosas en condiciones extremas de vuelo. El ala aeroisoclínica, desarrollada por Geoffrey TR Hill en la década de 1950 y volada en el Short SB.4 Sherpa , fue un intento de controlar la flexión de tal manera que mantuviera las características de manejo en todos los regímenes de vuelo. Posteriormente se aplicó una adaptación aeroelástica similar a las alas experimentales barridas hacia adelante , donde es una necesidad para cualquier diseño seguro.
En 1948, el equipo formado por Francis y Gertrude Rogallo , formado por marido y mujer, desarrolló una cometa flexible que podía plegarse para guardarla. Una parte clave de su diseño es el uso mixto de líneas de tensión y fuerzas aerodinámicas para estabilizar y controlar el ala. El ala mantiene una forma constante en vuelo bajo la presión del viento y las líneas se utilizan para controlar su posición.
Durante los años siguientes desarrollaron el diseño y luego Francis, trabajando en el centro de investigación Langley de la NASA, desarrolló aún más el concepto en propuestas para aviones tripulados, como un sistema de reentrada de vehículos espaciales.
Tras una serie de conversaciones en 1959 y 1960, sus ideas se difundieron rápidamente y dos diseños en particular, el delta de Rogallo y el parapente, pronto se utilizaron para cometas, alas delta y aviones ultraligeros. Los tipos con una mochila de motor para el piloto se conocen como planeadores motorizados. Aunque se ha probado para el descenso de naves espaciales, la NASA no ha utilizado ningún tipo de Rogallo.
Francis Rogallo desarrolló su característico "parawing" de doble delta durante la década de 1950. A diferencia de las cometas anteriores, utiliza varios puntales para mantener su forma en planta, al mismo tiempo que depende de la presión del aire desde abajo para desarrollar su perfil superior cónico.
Al igual que las cometas Rogallo originales, el parafoil es totalmente plegable. Pero a diferencia de ellos, tiene doble piel. Consta de un ala aerodinámica de frente abierto y se mantiene en forma gracias a la presión del aire desde el frente. Se necesitan muchas nervaduras flexibles para mantener su forma de perfil aerodinámico.
En el día 21. En el siglo XXI se está experimentando con nuevos materiales que posean flexibilidad y resistencia para fusionar las superficies de control en la superficie del ala principal. [1] [2] Por ejemplo, se ha realizado una prueba de vuelo de un flap de ala flexible en un Gulfstream III . [3] Los perfiles aerodinámicos flexibles y las superficies de control funcionan mediante la deformación regular del material del ala. Los desafíos actuales se centran en deformar el material para manipular cargas aerodinámicas sin exceder el límite elástico del material. [4]
Los beneficios clave de los perfiles aerodinámicos flexibles son la reducción de la resistencia aerodinámica. [5] Los mecanismos de control de vuelo actuales funcionan mediante bisagras, que interrumpen significativamente el flujo de aire e incluso generan vórtices entre la superficie de control y el límite del ala. Un perfil aerodinámico flexible puede alterar suavemente su forma para desviar el flujo de aire, permitiendo controlar las fuerzas aerodinámicas sin crear "espacios" entre las bisagras. [6]
Para las naves más pequeñas, la creciente sofisticación de los sistemas de control inteligentes se combina con tecnologías flexibles para crear alas articuladas que imitan la flexión natural de las alas de los pájaros en vuelo. Ahora es incluso posible utilizar el aleteo similar al de un pájaro para proporcionar empuje como ornitóptero . El ornitóptero UTIAS Snowbird de 2010 era de propulsión humana.
La tecnología ha recibido varios nombres, como ala morphing, perfil aerodinámico inteligente o ala adaptativa .