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Configuración del ala

El ala del Spitfire puede clasificarse como: "un monoplano voladizo convencional de ala baja con alas elípticas sin flecha, de relación de aspecto moderada y ligero diedro".

La configuración del ala de una aeronave de ala fija (incluidos tanto los planeadores como los aviones a motor ) es su disposición de superficies sustentadoras y relacionadas.

Los diseños de aeronaves suelen clasificarse por la configuración de sus alas . Por ejemplo, el Supermarine Spitfire es un monoplano convencional de ala baja con voladizo y una forma elíptica recta con una relación de aspecto moderada y un ligero diedro.

Se han probado muchas variantes. A veces, la distinción entre ellas es borrosa; por ejemplo, las alas de muchos aviones de combate modernos pueden describirse como deltas compuestas recortadas con borde de salida en flecha (hacia adelante o hacia atrás) o como alas en flecha muy afiladas con grandes extensiones de raíz del borde de ataque (o LERX). Por lo tanto, algunas se duplican aquí bajo más de un encabezado. Esto es particularmente así para los tipos de alas de geometría variable y combinadas (cerradas).

La mayoría de las configuraciones descritas aquí han volado (aunque sea por muy poco tiempo) en aviones de tamaño real. También son destacables algunos diseños teóricos.

Nota sobre la terminología: la mayoría de los aviones de ala fija tienen alas izquierdas y derechas en una disposición simétrica. En sentido estricto, este par de alas se denomina avión con alas o simplemente avión. Sin embargo, en ciertas situaciones es común referirse a un avión como un ala, como en "un biplano tiene dos alas", o alternativamente referirse a todo el conjunto como un ala, como en "el ala de un biplano tiene dos planos". Cuando el significado es claro, este artículo sigue el uso común, siendo más preciso solo cuando es necesario para evitar ambigüedades o incorrecciones reales.

Número y posición de los planos principales

Los aviones de ala fija pueden tener diferentes números de alas:

Una aeronave de ala fija puede tener más de un plano de ala, apilados uno sobre otro:

Un diseño escalonado tiene el ala superior ligeramente por delante de la inferior. Durante mucho tiempo se pensó que esto reduciría la interferencia causada por la mezcla del aire de baja presión sobre el ala inferior con el aire de alta presión debajo del ala superior; sin embargo, la mejora es mínima y su principal beneficio es mejorar el acceso al fuselaje. Es común en muchos biplanos y triplanos exitosos. El escalonamiento hacia atrás también se ve en algunos ejemplos, como el Beechcraft Staggerwing .

Soporte de ala

Para sostenerse, un ala debe ser rígida y fuerte y, en consecuencia, puede ser pesada. Si se añaden refuerzos externos, se puede reducir considerablemente el peso. Originalmente, estos refuerzos siempre estuvieron presentes, pero provocan una gran cantidad de resistencia a velocidades más altas y no se han utilizado en diseños más rápidos desde principios de la década de 1930.

Los tipos son:

Un avión multiplano arriostrado puede tener una o más "bahías", que son los compartimentos creados al añadir puntales entre planos; el número de bahías se refiere únicamente a un lado de los paneles del ala del avión. Por ejemplo, el De Havilland Tiger Moth es un biplano de una sola bahía, mientras que el Bristol F.2 Fighter es un biplano de dos bahías. [3]

Las alas también se pueden caracterizar como:

Forma del ala

La forma del ala es la silueta del ala cuando se la ve desde arriba o desde abajo.

Véase también los tipos de geometría variable que varían la forma del ala durante el vuelo.

Relación de aspecto

La relación de aspecto es la envergadura dividida por la cuerda media o promedio. [10] Es una medida de qué tan larga y delgada parece el ala cuando se la ve desde arriba o desde abajo.

La mayoría de las configuraciones de geometría variable varían la relación de aspecto de alguna manera, ya sea deliberadamente o como efecto secundario.

Variación de la cuerda a lo largo del tramo

La cuerda del ala puede variar a lo largo de la envergadura del ala, tanto por razones estructurales como aerodinámicas.

Barrido de ala

Las alas pueden estar en flecha hacia atrás o, en ocasiones, hacia adelante por diversas razones. A veces se utiliza un pequeño grado de flecha para ajustar el centro de sustentación cuando el ala no se puede colocar en la posición ideal por alguna razón, como la visibilidad del piloto desde la cabina. A continuación se describen otros usos.

Algunos tipos de geometría variable varían el barrido del ala durante el vuelo:

Variación de barrido a lo largo del tramo

El ángulo de un ala en flecha también se puede variar o inclinar a lo largo de la envergadura:

Asimétrico

En algunos aviones asimétricos, los lados izquierdo y derecho no son imágenes especulares entre sí:

Planos de cola y planos de proa

La sección aerodinámica del ala clásica es inestable en cuanto al cabeceo y requiere algún tipo de superficie estabilizadora horizontal. Además, no puede proporcionar ningún control significativo del cabeceo, por lo que requiere una superficie de control separada (elevador) montada en otro lugar, generalmente en el estabilizador horizontal.

Diédrico y anédrico

Inclinar las alas hacia arriba o hacia abajo en el sentido de la envergadura desde la raíz hasta la punta puede ayudar a resolver varios problemas de diseño, como la estabilidad y el control en vuelo.

Algunos biplanos tienen distintos grados de diedro/anhedro en las distintas alas. El Sopwith Camel tenía un ala superior plana y diedro en el ala inferior, mientras que el Hanriot HD-1 tenía diedro en el ala superior pero no en el inferior.

En un ala acodada o poliédrica, el ángulo diedro varía a lo largo de la envergadura. (Tenga en cuenta que la descripción "acodada" varía según el uso. [24] [25] [26] [27] Véase también Forma de flecha acodada ).

Alas vs. cuerpos

Algunos diseños no tienen una unión clara entre el ala y el fuselaje o el cuerpo. Esto puede deberse a que falta uno de ellos o a que se fusionan entre sí:

Algunos diseños pueden caer en múltiples categorías dependiendo de la interpretación, por ejemplo, muchos UAV o drones pueden verse como una combinación de cuerpo y ala sin cola o como un ala voladora con una cuerda central profunda.

Geometría variable

Una aeronave de geometría variable es capaz de cambiar su configuración física durante el vuelo.

Algunos tipos de aeronaves de geometría variable pasan de configuraciones de ala fija a ala giratoria. Para obtener más información sobre estos híbridos, consulte sustentación motorizada .

Forma de planta variable

Sección variable

Polimorfismo

El ala polimórfica permite modificar el número de aviones en vuelo. Los prototipos de cazas plegables IS de Nikitin-Shevchenko podían transformarse entre configuraciones biplanares y monoplanares después del despegue plegando el ala inferior hacia arriba en una cavidad en la parte inferior del ala superior.

El ala deslizante es una variación de la idea polimórfica, en la que un monoplano de ala baja está equipado con una segunda ala "deslizante" desmontable encima para ayudar al despegue. El ala superior se suelta y se descarta una vez en el aire. La idea se puso en práctica por primera vez en el biplano experimental Hillson .

Superficies independientes menores

Varias superficies menores

Las aeronaves pueden tener superficies aerodinámicas menores adicionales. Algunas de ellas se consideran parte de la configuración general del ala:

Características menores adicionales

Se pueden aplicar características menores adicionales a una superficie aerodinámica existente, como el ala principal:

Elevación alta

Dispositivos de alta sustentación

Los dispositivos de alta sustentación mantienen la sustentación a bajas velocidades y retrasan la pérdida para permitir velocidades de despegue y aterrizaje más lentas:

Control de flujo en sentido transversal

Dispositivo de control de caudal en sentido transversal

En un ala en flecha, el aire tiende a fluir hacia los lados y hacia atrás, y reducir esto puede mejorar la eficiencia del ala:

Creación de vórtices

Dispositivos de vórtice

Los dispositivos Vortex mantienen el flujo de aire a bajas velocidades y retrasan la pérdida, creando un vórtice que reenergiza la capa límite cerca del ala.

Reducción de la resistencia

Dispositivos de reducción de arrastre

Véase también

Referencias

Notas

  1. ^ Taylor, J. (Ed.), Todos los aviones del mundo según Jayne 1980-81, Jane's (1980)
  2. ^ Green, W.; Aviones de guerra de la Segunda Guerra Mundial, vol. 5, Hidroaviones , Macdonald (1962), pág. 131
  3. ^ Taylor, 1990. pág. 76
  4. ^ Kroo, I. (2005), "Conceptos de alas no planas para aumentar la eficiencia de las aeronaves", Serie de conferencias VKI sobre configuraciones innovadoras y conceptos avanzados para futuras aeronaves civiles, 6 al 10 de junio de 2005
  5. ^ "Alas no planas: sistemas cerrados". Aero.stanford.edu. Archivado desde el original el 11 de agosto de 2011. Consultado el 31 de marzo de 2012 .
  6. ^ Airliners.net, Lee Richards Annular, 2012, consultado el 31 de marzo de 2012
  7. ^ ab Henderson, William P. y Huffman, Jarrett K.; Características aerodinámicas de una configuración de ala en tándem con un número de Mach de 0,30, NASA, octubre de 1975.
  8. ^ Marcel, Arthur; The Ligeti Stratos, ultralightaircraftaustralia.com, 2024. (consultado el 13 de mayo de 2022).
  9. ^ Angelucco, E. y Matrciardi, P.; Orígenes de las aeronaves en el mundo: Primera Guerra Mundial , Sampson Low, 1977
  10. ^ Kermode (1972), Capítulo 3, pág. 103.
  11. ^ Garrison, Peter (1 de enero de 2003). "Alas rectangulares | Flying Magazine". Flyingmag.com. Archivado desde el original el 17 de julio de 2022. Consultado el 17 de julio de 2022. Bergey cierra con el siguiente consejo: "Cuando pases junto a un Cherokee o un RV o cualquiera de los miles de aviones de aviación general con alas Hershey Bar, muéstrales una sonrisa amistosa. Hazles saber que aprecias la alta eficiencia de crucero de sus distribuciones de sustentación casi ideales en la envergadura. Y sus características indulgentes de pérdida".
  12. ^ Martin, Swayne (8 de julio de 2016). "6 diseños de alas que todo piloto debería reconocer". boldmethod.com . Archivado del original el 17 de julio de 2022 . Consultado el 17 de julio de 2022 . puedes ver lo rectangular que es realmente el ala del Piper PA-23 Aztec. Hay una razón por la que la llaman el ala "Hershey Bar".
  13. ^ Tom Benson; Área de ala, NASA
  14. ^ Ilan Kroo. AA241 Aircraft Design: Synthesis and Analysis Wing Geometry Definitions, Archivado el 13 de octubre de 2015 en Wayback Machine , Universidad de Stanford.
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Bibliografía

Enlaces externos