Describe la forma general y el diseño del ala de un avión.
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".
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 planta 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 dispuestas simétricamente. En sentido estricto, este par de alas se denomina avión con alas o simplemente avión. Sin embargo, en ciertas situaciones es habitual referirse a un avión como ala, como en "un biplano tiene dos alas", o alternativamente referirse a todo el conjunto como 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:
Monoplano : avión de una sola ala. Desde la década de 1930, la mayoría de los aviones son monoplanos. El ala puede estar montada en varias posiciones con respecto al fuselaje :
Ala baja : montada cerca o debajo de la parte inferior del fuselaje.
Ala media : montada aproximadamente a la mitad del fuselaje.
Ala de hombro : se monta en la parte superior u "hombro" del fuselaje, ligeramente por debajo de la parte superior del fuselaje. A veces se considera que un ala de hombro es un subtipo de ala alta. [1] [2]
Ala alta : montada en la parte superior del fuselaje. En contraste con el ala de hombro, se aplica a un ala montada en una proyección (como el techo de la cabina) por encima de la parte superior del fuselaje principal.
Ala en parasol : elevada claramente por encima de la parte superior del fuselaje, generalmente mediante puntales de cabina , pilón(es) o pedestal(es).
Una aeronave de ala fija puede tener más de un plano de ala, apilados uno sobre otro:
Biplano : aviones con dos alas de tamaño similar, apiladas una sobre otra. El biplano es inherentemente más ligero y resistente que un monoplano y fue la configuración más común hasta la década de 1930. El primer Wright Flyer I era un biplano.
Biplano de envergadura desigual : biplano en el que un ala (normalmente la inferior) es más corta que la otra, como en el Curtiss JN-4 Jenny de la Primera Guerra Mundial.
Sesquiplano : literalmente "un avión y medio", es un tipo de biplano en el que el ala inferior es significativamente más pequeña que la superior, ya sea en envergadura o en cuerda, o en ambas. El Nieuport 17 de la Primera Guerra Mundial tuvo un éxito notable.
Sesquiplano invertido : tiene el ala superior significativamente más pequeña. El Fiat CR.1 estuvo en producción durante muchos años.
Biplano Busemann : una configuración teórica de ala supersónica, en la que las ondas de choque entre los planos del ala interfieren para reducir su energía y la resistencia de las olas.
Triplano : tres aviones apilados uno sobre otro. Los triplanos, como el Fokker Dr. I, gozaron de un breve período de popularidad durante la Primera Guerra Mundial debido a su maniobrabilidad, pero pronto fueron reemplazados por biplanos mejorados.
Multiplano : muchos planos, a veces usado para significar más de uno o más de un número arbitrario. El término se aplica ocasionalmente a disposiciones apiladas en tándem así como en vertical. El Multiplano de 1907 de Horatio Frederick Phillips voló con éxito con doscientos alerones. Véase también el ala en tándem, a continuación.
Un diseño escalonado tiene el ala superior ligeramente por delante de la inferior. Durante mucho tiempo se pensó que esto se debía a que el aire de baja presión sobre el ala inferior se mezclaba 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 observa en algunos ejemplos, como el Beechcraft Staggerwing .
Un ala cruciforme es un conjunto de cuatro alas individuales dispuestas en forma de cruz . La cruz puede adoptar cualquiera de dos formas:
Alas igualmente espaciadas alrededor de la sección transversal del fuselaje, dispuestas en dos planos en ángulos rectos, como en un misil típico .
Alas dispuestas juntas en un único plano horizontal alrededor de un eje vertical, como en el ala giratoria cruciforme o en el ala-X.
Soporte de ala
Para sostenerse, un ala debe ser rígida y fuerte y, en consecuencia, puede ser pesada. Si se añaden refuerzos externos, el peso se puede reducir considerablemente. 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:
Voladizo : autoportante. Toda la estructura está enterrada bajo la piel aerodinámica, lo que le da un aspecto limpio y con baja resistencia.
Arriostradas : las alas están sostenidas por elementos estructurales externos. Casi todos los diseños de varios aviones están arriostrados. Algunos monoplanos, especialmente los primeros diseños como el Fokker Eindecker , también están arriostrados para ahorrar peso. Las alas arriostradas son de dos tipos:
Puntal arriostrado : uno o más puntales rígidos ayudan a sostener el ala, como en el Fokker D.VII . Un puntal puede actuar en compresión o tensión en diferentes puntos del régimen de vuelo.
Arriostrado con alambre : solo (como en el Boeing P-26 Peashooter ) o, más habitualmente, además de los puntales, los alambres tensores también ayudan a sostener el ala. A diferencia de un puntal, un alambre solo puede actuar en tensión.
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]
Ala cerrada : dos planos de ala se fusionan o se unen estructuralmente en las puntas o cerca de ellas de alguna manera. [4] Esto endurece la estructura y puede reducir las pérdidas aerodinámicas en las puntas. Las variantes incluyen:
Ala en forma de caja : los planos superior e inferior están unidos por una aleta vertical entre sus puntas. El primer avión del que se tiene constancia oficial de que despegó y voló, el Santos-Dumont 14-bis , utilizó esta configuración. También se han estudiado alas en forma de caja en tándem (véase la descripción de alas unidas a continuación).
Ala de caja anular : Un tipo de ala de caja cuyas aletas verticales se curvan de forma continua, fusionándose suavemente con las puntas de las alas. Un ejemplo temprano fue el Blériot III , que presentaba dos alas anulares en tándem.
Anular (cilíndrico) : el ala tiene forma de cilindro. El Coléoptère tenía ala y fuselaje concéntricos. Despegó y aterrizó verticalmente, pero nunca logró la transición al vuelo horizontal. Se han propuesto ejemplos con el ala montada sobre el fuselaje, pero nunca se construyeron. [5]
Anular (planar) : el ala tiene forma de disco con un agujero en el interior. Varios monoplanos anulares de Lee-Richards volaron poco antes de la Primera Guerra Mundial. [6]
Alas unidas : un diseño de alas en tándem en el que el ala baja delantera se inclina hacia atrás y/o el ala alta trasera se inclina hacia adelante de manera que se unen en las puntas o cerca de ellas para formar una superficie continua en forma de diamante hueco o triángulo. [7] El Ligeti Stratos es un ejemplo raro. [8]
Ala romboidal : ala unida que consta de cuatro superficies dispuestas en forma de diamante. El biplano romboidal Edwards de 1911 tenía ambas alas en el mismo plano, pero no logró volar. [9]
Las alas también se pueden caracterizar como:
Rígido : lo suficientemente rígido como para mantener el perfil aerodinámico en condiciones variables de flujo de aire. Un ala rígida puede tener refuerzos externos y/o una cubierta de tela.
Una estructura que de otro modo sería rígida puede estar diseñada para flexionarse, ya sea porque es inherentemente aeroelástica , como en el ala aeroisoclínica , o porque se introducen activamente cambios de forma.
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.
Relación de aspecto baja : ala corta y rechoncha. Estructuralmente eficiente, alta velocidad de alabeo instantáneo, baja resistencia supersónica. Suelen utilizarse en aviones de combate, como el Lockheed F-104 Starfighter , y en aviones de muy alta velocidad, como el North American X-15 .
Relación de aspecto moderada : ala de propósito general, muy utilizada, por ejemplo en el transporte Douglas DC-3 .
Relación de aspecto alta : ala larga y esbelta. Más eficiente aerodinámicamente, con menor resistencia inducida a velocidades subsónicas. Suelen ser utilizados por aviones subsónicos de gran altitud, como el avión espía Lockheed U-2 , y por planeadores de alto rendimiento como el Glaser-Dirks DG-500 .
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.
Cuerda constante : bordes de ataque y de salida paralelos. Es la más sencilla de fabricar y es común en los casos en que el bajo costo es importante, como en el Piper J-3 Cub, pero es ineficiente ya que la sección exterior genera poca sustentación y, al mismo tiempo, agrega peso y resistencia. En América del Norte, a veces se la conoce como ala de barra de Hershey debido a su forma similar a la de una popular barra de chocolate. [11] [12]
Cónica : el ala se estrecha hacia la punta. Estructural y aerodinámicamente es más eficiente que un ala de cuerda constante y más fácil de hacer que el tipo elíptico.
Trapezoidal : un ala cónica con bordes de ataque y de salida rectos: puede ser sin flecha o flechada. [13] [14] [15] El ala recta y cónica es una de las formas de planta de ala más comunes, como se ve en el Messerschmitt Bf 109 .
Ala cónica inversa o reversa : el ala es más ancha cerca de la punta. Estructuralmente ineficiente, lo que genera un peso elevado. Se utilizó experimentalmente en el Thunderceptor XF-91 en un intento de superar los problemas de pérdida de sustentación de las alas en flecha.
Compuesto cónico : la conicidad se invierte hacia la raíz. Generalmente se arriostra para mantener la rigidez. Se utiliza en el avión de cooperación del ejército Westland Lysander para aumentar la visibilidad de la tripulación.
Cuerda constante con sección exterior cónica : variante común que se observa, por ejemplo, en muchos tipos de Cessna .
Elíptica : los bordes de ataque y de salida están curvados de manera que la longitud de la cuerda varía elípticamente con respecto a la envergadura. A veces se dice erróneamente que es la más eficiente (en teoría de la aerodinámica , el término "elíptica" describe la distribución óptima de sustentación sobre un ala de envergadura dada y no su forma), y también es difícil de hacer. Se la utilizó en el Supermarine Spitfire .
Semielíptico : sólo el borde de ataque o de salida es elíptico y el otro es recto, como en los bordes de salida elípticos del Seversky P-35 . [16]
Ala de pájaro : forma curva que parece similar al ala extendida de un pájaro. Fue popular durante los años pioneros y alcanzó cierto éxito en Etrich Taube , donde su forma en planta se inspiró en la semilla de zanonia ( Alsomitra macrocarpa ).
Ala de murciélago : forma con costillas radiales. El Whitehead No. 21 de 1901 ha sido objeto de reivindicaciones por ser el primer avión con motor controlado.
Circular : forma de planta aproximadamente circular. El Vought V-173 utilizaba hélices grandes cerca de las puntas, lo que ayudaba a contrarrestar los fuertes vórtices en las puntas de las alas, y tenía un plano de cola externo para lograr estabilidad.
Platillo volante : ala volante circular. Intrínsecamente inestable, como demostró el Avrocar de Avro Canada .
Ala de disco : una variante en la que todo el disco gira. [17] Popular en juguetes como el frisbee .
Ala anular plana : el círculo tiene un agujero que forma un ala cerrada (ver arriba). Los monoplanos anulares de Lee-Richards volaron poco antes de la Primera Guerra Mundial. [18]
Delta : forma triangular con borde de ataque en flecha y borde de salida recto. Ofrece las ventajas de un ala en flecha, con buena eficiencia estructural y área frontal reducida. Las desventajas son la baja carga alar y la gran área mojada necesaria para obtener estabilidad aerodinámica. Las variantes son:
Delta sin cola : un diseño clásico de alta velocidad, utilizado por ejemplo en la serie Dassault Mirage III .
Delta de cola : añade un estabilizador vertical convencional para mejorar el manejo. Se utiliza en el Mikoyan-Gurevich MiG-21 .
Delta recortado : las puntas de las alas están cortadas. Esto ayuda a evitar el arrastre de las puntas en ángulos de ataque altos. El Fairey Delta 1 también tenía cola. En el extremo, se fusiona con la configuración de "flecha cónica".
Delta compuesto o doble delta : la sección interior tiene un borde de ataque (normalmente) más pronunciado que en el Saab Draken . Esto mejora la sustentación en ángulos de ataque altos y retrasa o evita la entrada en pérdida. Por el contrario, el Saab Viggen tiene una sección interior de menor curvatura para evitar interferencias de su plano delantero canard.
Delta ojival : una doble curva en forma de "copa de vino" suavemente fusionada que abarca los bordes de ataque y la punta de un delta compuesto recortado. Se la ve sin cola en el avión de transporte supersónico Concorde .
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.
Recta : se extiende en ángulo recto con respecto a la línea de vuelo. Es el ala estructuralmente más eficiente y ha sido común en diseños de baja velocidad desde los primeros días del Wright Flyer .
Flecha hacia atrás (también conocida como "ala en flecha"): el ala se inclina hacia atrás desde la raíz hasta la punta. En los primeros ejemplos sin cola, como el avión Dunne , esto permitió que la sección exterior del ala actuara como un empenaje (cola) convencional para proporcionar estabilidad aerodinámica. A velocidades transónicas , las alas en flecha tienen menor resistencia, pero pueden manejarse mal en pérdida o cerca de ella y requieren una alta rigidez para evitar la aeroelasticidad a altas velocidades. Común en los diseños de alta velocidad subsónica y los primeros supersónicos, como el Hawker Hunter .
Flecha hacia adelante : el ala se inclina hacia adelante desde la raíz. Los beneficios son similares a los de la flecha hacia atrás, también evita los problemas de pérdida de sustentación y tiene pérdidas en la punta reducidas, lo que permite un ala más pequeña, pero requiere una rigidez aún mayor para evitar el aleteo aeroelástico como en el Sukhoi Su-47 . El HFB 320 Hansa Jet utilizó flecha hacia adelante para evitar que el larguero del ala pasara a través de la cabina. Los aviones pequeños con alas laterales pueden utilizar flecha hacia adelante para mantener un centro de gravedad correcto .
Algunos tipos de geometría variable varían el barrido del ala durante el vuelo:
Ala oscilante : también llamada "ala de flecha variable". Las alas izquierda y derecha varían su flecha juntas, generalmente hacia atrás. Se observa en algunos tipos de aviones militares, como el General Dynamics F-111 Aardvark .
Ala oblicua : un ala de una sola envergadura que gira sobre su punto medio, de modo que un lado se inclina hacia atrás y el otro hacia adelante. Se utilizó en elavión de investigación AD-1 de la NASA .
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:
Medialuna : la sección exterior del ala tiene una curva menos pronunciada que la sección interior, para obtener un mejor equilibrio entre el retardo de choque transónico y el control del flujo en la envergadura. Se utiliza en el Handley Page Victor . [19]
Flecha acodada : aerodinámicamente idéntica a la delta compuesta, pero con el borde de salida también curvado hacia dentro. Se probó experimentalmente en el General Dynamics F-16XL .
Ala en M : la sección interna del ala se inclina hacia adelante y la sección externa hacia atrás. Permite que el ala tenga una gran inclinación mientras se minimizan los efectos indeseables de la flexión aeroelástica . Se estudia periódicamente, pero nunca se utiliza en una aeronave. [20] [21] [22]
Ala-W : Ala-M invertida. Propuesta para el Blohm & Voss P.188, pero estudiada incluso menos que el ala-M y finalmente nunca utilizada. [20] [22]
Asimétrico
En algunos aviones asimétricos, los lados izquierdo y derecho no son imágenes especulares entre sí:
Disposición asimétrica : el Blohm & Voss BV 141 tenía un fuselaje separado y una góndola para la tripulación desplazada hacia ambos lados para ofrecer a la tripulación un buen campo de visión.
Envergadura asimétrica : en varios cazas italianos, como el Ansaldo SVA , un ala era ligeramente más larga que la otra para ayudar a contrarrestar el torque del motor.
Ala oblicua : un ala se inclina hacia adelante y la otra hacia atrás. El AD-1 de la NASA tenía una estructura de ala de envergadura completa con inclinación variable.
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.
Convencional : superficie del " plano de cola " situada en la parte trasera del avión, que forma parte de la cola o del empenaje . No se convirtió en una convención hasta algunos años después de los Wright, siendo el Blériot VII de 1907 el primer ejemplo exitoso.
Canard : superficie del "plano de proa" situada en la parte delantera del avión. Común en los años pioneros, pero desde el estallido de la Primera Guerra Mundial no apareció ningún modelo de producción hasta el Saab Viggen en 1967.
Tandem : dos o más alas principales, una detrás de la otra. Ambas proporcionan una sustentación significativa. Un ejemplo es el Rutan Quickie . Para proporcionar estabilidad longitudinal, las alas deben diferir en características aerodinámicas: normalmente el ángulo de incidencia y/o los perfiles aerodinámicos elegidos difieren entre las dos alas. Las alas de cada lado pueden unirse en sus puntas para formar un ala unida (ver arriba). [7]
Tres superficies : [23] tanto superficies de cola convencionales como superficies auxiliares de canard. Los ejemplos modernos incluyen el Sukhoi Su-33 , mientras que los ejemplos pioneros incluyen el Voisin-Farman I.
Cola exterior : dividida en dos, con cada mitad montada sobre un brazo corto justo detrás y por fuera de la punta del ala. Incluye estabilizadores horizontales exteriores (OHS) y puede incluir o no estabilizadores verticales adicionales montados en el brazo (aletas). En esta posición, las superficies de la cola interactúan de manera constructiva con los vórtices de la punta del ala para reducir significativamente la resistencia. Se utiliza para el SpaceShipOne de Scaled Composites .
Sin cola : sin superficie separada, ni en la parte delantera ni en la trasera. Las superficies sustentadoras y estabilizadoras pueden combinarse en un único plano, como en el Short SB.4 Sherpa, cuyas secciones de punta de ala completas actuaban como elevones . Alternativamente, el perfil aerodinámico puede modificarse para proporcionar estabilidad inherente, como en el Dunne D.5 . Las aeronaves que tienen un plano de cola pero no una aleta de cola vertical también se han descrito como "sin cola".
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.
Diédrico : las puntas son más altas que la raíz, como en el Santos-Dumont 14-bis , lo que le da una forma de "V" poco profunda cuando se ve desde el frente. Agrega estabilidad lateral.
Anédrico o cataédrico : las puntas están más bajas que la raíz, como en el primer Wright Flyer ; lo opuesto a diedro. Se utiliza para reducir la estabilidad cuando alguna otra característica genera demasiada estabilidad.
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 Planta en forma de flecha acodada ).
Ala de gaviota : diedro agudo en la sección de la raíz del ala, poco o nada en la sección principal, como en el caza PZL P.11 . A veces se utiliza para mejorar la visibilidad hacia adelante y hacia arriba y puede utilizarse como ala superior en un biplano como en el Polikarpov I-153 .
Ala de gaviota invertida : anédrica en la sección de la raíz, diedra en la sección principal. Es lo opuesto a un ala de gaviota. Puede usarse para reducir la longitud de las patas del tren de aterrizaje montadas en el ala y permitir al mismo tiempo un fuselaje elevado, como en el bombardero en picado alemán Junkers Ju 87 Stuka .
Punta acodada o inclinada : la sección de la punta tiene un diedro diferente al del ala principal. Las puntas pueden tener un diedro hacia arriba como en el F-4 Phantom II o un diedro hacia abajo como en el Northrop XP-56 Black Bullet .
El ala en canal incluye una sección del ala que forma un conducto parcial alrededor o inmediatamente detrás de una hélice. Voló desde 1942 solo en forma de prototipo, sobre todo en el avión Custer Channel Wing .
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:
Ala volante : el avión no tiene fuselaje distintivo ni cola horizontal (aunque puede tener aletas y cápsulas, ampollas, etc.) como en el bombardero furtivo B-2 .
Cuerpo combinado o ala-cuerpo combinado : se produce una transición suave entre el ala y el fuselaje, sin una línea divisoria marcada. Reduce el área mojada y también puede reducir la interferencia entre el flujo de aire sobre la raíz del ala y cualquier cuerpo adyacente, reduciendo en ambos casos la resistencia. El avión espía Lockheed SR-71 ejemplifica este enfoque.
Cuerpo sustentador : el avión carece de alas identificables, pero depende del fuselaje (generalmente a altas velocidades o ángulos de ataque elevados) para proporcionar sustentación aerodinámica como en el X-24 .
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 rotatoria. Para obtener más información sobre estos híbridos, consulte sustentación motorizada .
Forma de planta variable
Ala de barrido variable o Swing-wing . Las alas izquierda y derecha varían su barrido juntas, generalmente hacia atrás. El primer barrido de ala exitoso en vuelo fue realizado por el Bell X-5 a principios de la década de 1950. En el Beech Starship , solo los planos delanteros canard tienen barrido variable.
Ala oblicua : una sola ala de envergadura completa gira sobre su punto medio, como se usa en el AD-1 de la NASA , de modo que un lado se inclina hacia atrás y el otro hacia adelante.
Ala telescópica : la sección exterior del ala se extiende telescópicamente sobre o dentro de la sección interior del ala, variando la envergadura, la relación de aspecto y el área del ala, como se usa en el planeador FS-29 TF . [28]
Ala desmontable . El estudio WS110A propuso un ala larga para despegue y vuelo subsónicos, en la que luego se desprendían los paneles exteriores para que se soltaran, dejando un ala de envergadura corta para vuelo supersónico. (Véase también Ala deslizante a continuación).
Ala extensible o ala en expansión : parte del ala se retrae dentro de la estructura principal de la aeronave para reducir la resistencia y el movimiento a baja altitud para el vuelo a alta velocidad, y se extiende solo para el despegue, el vuelo a baja velocidad y el aterrizaje. El biplano Gérin Varivol , que voló en 1936, extendió los bordes de ataque y de salida para aumentar el área del ala. [29]
Ala plegable : parte del ala se extiende para el despegue y el aterrizaje, y se pliega para el vuelo a alta velocidad. Las secciones exteriores del ala del XB-70 Valkyrie se pliegan para mejorar la sustentación por compresión y la estabilidad direccional durante el vuelo supersónico. (Muchos aviones tienen alas que se pueden plegar para almacenarlas en tierra o a bordo de un barco; no son alas plegables en el sentido que se utiliza aquí).
Sección variable
Incidencia variable : el plano del ala puede inclinarse hacia arriba o hacia abajo con respecto al fuselaje. El ala del Vought F-8 Crusader fue rotada, levantando el borde de ataque en el despegue para mejorar el rendimiento. Si se instalan rotores de hélice motorizados en el ala para permitir el despegue vertical o el rendimiento STOVL , en ángulos extremos se fusiona con laclase Convertiplane .
Comba variable : las secciones del borde de ataque y/o de salida de toda el ala giran para aumentar la comba efectiva del ala y, a veces, también su área. Esto mejora la maniobrabilidad. Un primer ejemplo voló en el Westland N.16 de 1917. [30]
Espesor variable : la sección central del ala superior se puede elevar para aumentar el espesor y la curvatura del ala para el aterrizaje y el despegue, y reducir para alta velocidad. Charles Rocheville y otros volaron algunos aviones experimentales. [31] [32] [33]
El ala polimórfica permite cambiar 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:
Aleta : una pequeña aleta en la punta del ala, generalmente orientada hacia arriba. Reduce el tamaño de los vórtices que se desprenden de la punta del ala y, por lo tanto, también la resistencia de la punta.
Traca : superficie pequeña, generalmente más larga que ancha, montada sobre el fuselaje. Las tracas pueden ubicarse en varias posiciones para mejorar el comportamiento aerodinámico. Las extensiones de raíz del borde de ataque (LERX) también se denominan a veces tracas de ala.
Chine : perfil de borde afilado que recorre el fuselaje. Cuando se utiliza de forma aerodinámica, se extiende hacia afuera para formar una superficie sustentadora, que normalmente se funde con el ala principal. Además de mejorar el manejo a baja velocidad (ángulo de ataque alto), proporciona sustentación adicional a altas velocidades supersónicas con un aumento mínimo de la resistencia. Se ve en el Lockheed SR-71 Blackbird .
Moustache : superficie pequeña de canard de gran relación de aspecto que no tiene superficie de control móvil. Normalmente es retráctil para vuelos a alta velocidad. Desvía el aire hacia abajo, sobre la raíz del ala, para retrasar la pérdida. Se ve en el Dassault Milan .
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:
Slat y ranura : un slat de borde de ataque es un perfil aerodinámico pequeño que se extiende por delante del borde de ataque principal. El espacio que queda detrás de él forma una ranura de borde de ataque. El aire que fluye hacia arriba a través de la ranura es desviado hacia atrás por el slat para que fluya sobre el ala, lo que permite que la aeronave vuele a velocidades de aire más bajas sin separación del flujo ni pérdida de sustentación. Un slat puede ser fijo o retráctil.
Flap : superficie aerodinámica articulada, generalmente en el borde de salida, que gira hacia abajo para generar sustentación y resistencia adicionales. Las variantes incluyen flaps lisos, ranurados y divididos. Algunos, como los flaps Fowler , también se extienden hacia atrás para aumentar el área del ala. El flap Krueger es un dispositivo del borde de ataque.
Puño : extensión del borde de ataque que modifica la sección del perfil aerodinámico, generalmente para mejorar las características a baja velocidad.
Control de flujo en sentido transversal
Dispositivo de control de caudal en sentido transversal
En un ala en flecha, el aire tiende a fluir lateralmente y hacia atrás, y reducir esto puede mejorar la eficiencia del ala:
Valla de ala : placa plana que se extiende a lo largo de la cuerda del ala y por una corta distancia vertical. Se utiliza para controlar el flujo de aire sobre el ala en el sentido de la envergadura.
Borde de ataque en forma de diente de perro : crea una discontinuidad pronunciada en el flujo de aire sobre el ala, interrumpiendo el flujo en el sentido de la envergadura. [37]
Borde de ataque con muescas : actúa como un diente de perro. [37]
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.
Generador de vórtices : pequeña protuberancia triangular en la superficie superior del ala delantera; por lo general, hay varias espaciadas a lo largo de la envergadura del ala. Los generadores de vórtices crean resistencia adicional a todas las velocidades.
Vortilon : placa plana unida a la parte inferior del ala cerca de su borde de ataque exterior, aproximadamente paralela al flujo de aire normal. A bajas velocidades, los efectos de la punta provocan un flujo local en el sentido de la envergadura que es desviado por el vortilon para formar un vórtice que pasa por encima del ala.
Extensión de raíz del borde de ataque (LERX) : genera un fuerte vórtice sobre el ala en ángulos de ataque altos, pero a diferencia de los generadores de vórtices, también puede aumentar la sustentación en ángulos tan altos, al tiempo que crea una resistencia mínima en vuelo nivelado.
Carenados de diversos tipos, como blísters, pilones y pods de punta de ala, que contienen equipos que no pueden caber dentro del ala, y cuyo único propósito aerodinámico es reducir la resistencia creada por el equipo.
Filete , un tipo de carenado: un pequeño relleno curvo en la unión de dos superficies, como un ala y un fuselaje, mezclándolas suavemente para reducir la resistencia.
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Bibliografía
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Enlaces externos
Ala alta, ala baja: artículo de vuelo sobre las ventajas de la posición de las alas
