En aeronáutica , un ala trapezoidal es una forma de ala de bordes rectos y cónicos . Puede tener cualquier relación de aspecto y puede ser o no en flecha . [1] [2] [3]
La configuración trapezoidal delgada, sin barrido, de envergadura corta y baja relación de aspecto ofrece algunas ventajas para el vuelo a alta velocidad y se ha utilizado en una pequeña cantidad de tipos de aeronaves. En esta configuración de ala , el borde de ataque se inclina hacia atrás y el borde de salida hacia adelante. [4] Puede proporcionar una baja resistencia aerodinámica a altas velocidades, al tiempo que mantiene una alta resistencia y rigidez, y se utilizó con éxito durante los primeros días de las aeronaves supersónicas.
Cualquier ala con bordes de ataque y de salida rectos y con cuerdas de raíz y de punta diferentes es un trapezoide , esté o no en flecha. [5]
El área A de un ala trapezoidal puede calcularse a partir de la envergadura s , la cuerda de la raíz c r y la cuerda de la punta c t :
La carga del ala w viene dada entonces por la sustentación L dividida por el área:
En vuelo nivelado, la cantidad de sustentación es igual al peso bruto.
En un ala trapezoidal recta, como la del Bell X-1 , la parte más gruesa del ala a lo largo de su envergadura, la línea de cuerda máxima, corre en línea recta hacia los lados desde la raíz hasta la punta. Luego, el borde de ataque se curva hacia atrás y el borde de salida se curva hacia adelante. [3] En un ala trapezoidal en flecha, la línea de cuerda máxima se curva en un ángulo, generalmente hacia adelante. Esto aumenta la curvatura del borde de ataque y disminuye la curvatura del borde de salida y, en el caso extremo, ambos bordes se curvan hacia atrás en cantidades diferentes. [5] La forma de transición, donde el borde de salida es recto, es equivalente a una forma de planta delta recortada .
A velocidades supersónicas, un ala delgada, pequeña y muy cargada ofrece una resistencia sustancialmente menor que otras configuraciones. La envergadura reducida y una forma cónica y sin flecha reducen las tensiones estructurales, lo que permite que el ala sea delgada. Para una resistencia mínima, la carga del ala puede superar los 400 kilogramos por metro cuadrado (82 lb/sq ft). [ cita requerida ]
Los primeros ejemplares proporcionaron una solución al problema del vuelo supersónico cuando la potencia del motor era limitada. Se fabricaron tan finos que tuvieron que mecanizarse a partir de una gruesa y sólida lámina de metal. [6] Incluso con esta ala de baja resistencia, el Douglas X-3 Stiletto tenía muy poca potencia para alcanzar su velocidad de vuelo de diseño de Mach 2, pero el diseño de su ala simple de perfil aerodinámico hexagonal se desarrolló para varios otros aviones X y para el interceptor de gran altitud Mach 2.2 F-104 Starfighter de Lockheed, ampliamente producido .
Se comprobó que la pequeña ala del Starfighter respondía bien a las ráfagas de viento a baja altitud, lo que proporcionaba un vuelo suave a altas velocidades subsónicas. Por consiguiente, el modelo fue adoptado para el papel de ataque terrestre, en particular por la Luftwaffe alemana . Sin embargo, la elevada carga del ala dio lugar a una alta velocidad de pérdida con características marginales de despegue y aterrizaje y un correspondiente alto nivel de accidentes de despegue y aterrizaje.
Se desarrolló una variante con un perfil aerodinámico curvado, un borde de salida romo y una estructura interna convencional para el avión cohete North American X-15 . [6]
Lockheed continuó utilizando el diseño básico en muchas de sus propuestas de aeronaves en la década de 1950, incluido el Lockheed CL-400 Suntan y las primeras versiones de sus diseños de transporte supersónico . [ cita requerida ]
