Describe la forma general y el diseño del ala de un avión.
El ala del Spitfire puede clasificarse como: "un monoplano voladizo de ala baja convencional con alas elípticas no barridas de alargamiento moderado y ligero diédrico".
La configuración del ala de un avión de ala fija (incluidos tanto los planeadores como los aviones con motor ) es la disposición de las superficies de sustentación y relacionadas.
Los diseños de aviones a menudo se clasifican por la configuración de sus alas . Por ejemplo, el Supermarine Spitfire es un monoplano voladizo de ala baja convencional de forma elíptica recta con una relación de aspecto moderada y un ligero diédrico.
Se han probado muchas variaciones. A veces, la distinción entre ellos es borrosa; por ejemplo, las alas de muchos aviones de combate modernos pueden describirse como deltas compuestos recortados con un borde de salida en flecha (hacia adelante o hacia atrás), o como alas en flecha marcadamente ahusadas con grandes extensiones de raíz en el borde de ataque (o LERX ). Por lo tanto, algunos están duplicados aquí bajo más de un título. Esto es particularmente cierto para geometría variable y tipos de alas combinadas (cerradas).
La mayoría de las configuraciones descritas aquí han volado (aunque sea muy brevemente) en aviones de tamaño completo. También son notables algunos diseños teóricos.
Nota sobre terminología: la mayoría de los aviones de ala fija tienen alas izquierda y derecha en una disposición simétrica. Estrictamente, ese par de alas se llama ala plana o simplemente avión. Sin embargo, en determinadas situaciones es común referirse a un avión como ala, como en "un biplano tiene dos alas", o, alternativamente, referirse al conjunto como ala, como en "un ala de biplano tiene dos aviones". Cuando el significado es claro, este artículo sigue el uso común, siendo más preciso sólo cuando es necesario para evitar ambigüedades o incorrecciones reales.
Número y posición de los aviones principales.
Los aviones de ala fija pueden tener diferente número de alas:
Monoplano : avión de un ala. Desde la década de 1930 la mayoría de los aviones han sido monoplanos. El ala puede montarse en varias posiciones con respecto al fuselaje :
Ala baja : montada cerca o debajo de la parte inferior del fuselaje.
Ala media : montada aproximadamente a mitad de altura del fuselaje.
Ala de hombro : montada en la parte superior u “hombro” del fuselaje, ligeramente por debajo de la parte superior del fuselaje. Un ala de hombro a veces se considera un subtipo de ala alta. [1] [2]
Ala alta : montada en la parte superior del fuselaje. Cuando se contrasta con el ala del hombro, se aplica a un ala montada en una proyección (como el techo de la cabina) sobre la parte superior del fuselaje principal.
Ala de sombrilla : elevada claramente por encima de la parte superior del fuselaje, generalmente mediante puntales de cabaña , pilones o pedestales.
Un avión de ala fija puede tener más de un avión de ala, apilados uno encima de otro:
Biplano : dos aviones de ala de tamaño similar, apilados uno encima del otro. El biplano es intrínsecamente más ligero y resistente que un monoplano y fue la configuración más común hasta la década de 1930. El primer Wright Flyer I fue un biplano.
Biplano de luces desiguales : 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 "plano 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 un 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 resistencia a las ondas.
Triplano : tres aviones apilados uno encima de otro. Los triplanos como el Fokker Dr.I disfrutaron de un breve período de popularidad durante la Primera Guerra Mundial debido a su maniobrabilidad, pero pronto fueron reemplazados por biplanos mejorados.
Cuadruplano : cuatro aviones apilados uno encima de otro. Una pequeña cantidad del Armstrong Whitworth FK10 se construyó en la Primera Guerra Mundial, pero nunca entró en servicio.
Multiplano : muchos planos, a veces utilizados para significar más de uno o más de un número arbitrario. El término se aplica ocasionalmente a arreglos apilados tanto en tándem como verticalmente. El multiplano de 1907 de Horatio Frederick Phillips voló con éxito con doscientas láminas de ala. Véase también el ala tándem, a continuación.
Un diseño escalonado tiene el ala superior ligeramente por delante de la inferior. Durante mucho tiempo se pensó en reducir la interferencia causada por el aire de baja presión sobre el ala inferior mezclándose 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 tambaleo hacia atrás también se ve 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 ángulo recto, como en un misil típico .
Alas que se encuentran juntas en un solo plano horizontal alrededor de un eje vertical, como en el ala del rotor cruciforme o X-wing.
Soporte de ala
Para sostenerse, un ala tiene que ser rígida y fuerte y, en consecuencia, puede resultar pesada. Al agregar refuerzos externos, el peso se puede reducir considerablemente. Originalmente, este tipo de refuerzo siempre estuvo presente, pero provoca una gran cantidad de resistencia a velocidades más altas y no se ha utilizado para diseños más rápidos desde principios de la década de 1930.
Los tipos son:
En voladizo : autoportante. Toda la estructura está enterrada bajo la piel aerodinámica, dando una apariencia limpia con baja resistencia.
Arriostradas : las alas están sostenidas por miembros estructurales externos. Casi todos los diseños de planos múltiples están reforzados. Algunos monoplanos, especialmente los primeros diseños como el Fokker Eindecker , también están reforzados para ahorrar peso. Las alas arriostradas son de dos tipos:
Puntal reforzado : 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.
Cables reforzados : solos (como en el Boeing P-26 Peashooter ) o, más habitualmente, además de los puntales, los cables tensores también ayudan a sostener el ala. A diferencia de un puntal, un cable sólo puede actuar bajo tensión.
Un multiplano arriostrado puede tener una o más "bahías", que son los compartimentos creados añadiendo puntales entre planos; el número de bahías se refiere únicamente a un lado de los paneles de las alas 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 unen estructuralmente en o cerca de las puntas de alguna manera. [4] Esto endurece la estructura y puede reducir las pérdidas aerodinámicas en las puntas. Las variantes incluyen:
Ala de caja : los planos superior e inferior están unidos por una aleta vertical entre sus puntas. El primer avión presenciado oficialmente que despegó y voló, el Santos-Dumont 14-bis , utilizó esta configuración. También se han estudiado alas de caja en tándem (consulte la descripción del ala unida a continuación).
Ala de caja anular : Un tipo de ala de caja cuyas aletas verticales se curvan continuamente, mezclándose 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 alas y fuselaje concéntricos. Despegó y aterrizó verticalmente, pero nunca logró la transición al vuelo horizontal. Se han propuesto ejemplos con el ala montada en la parte superior del fuselaje, pero nunca se construyeron. [5]
Anular (plano) : el ala tiene forma de disco con un agujero. Varios monoplanos anulares de Lee-Richards volaron poco antes de la Primera Guerra Mundial. [6]
Ala unida : diseño de ala en tándem en la que el ala baja delantera se desplaza hacia atrás y/o el ala alta trasera se desplaza hacia adelante de manera que se unen en las puntas o cerca de ellas para formar una superficie continua en forma de diamante o triángulo hueco. [7] El Ligeti Stratos es un raro ejemplo. [8]
Ala romboidal : ala unida que consta de cuatro superficies en forma de diamante. El biplano Edwards Rhomboidal de 1911 tenía ambas alas en el mismo avión pero no pudo volar. [9]
Las alas también se pueden caracterizar como:
Rígido : lo suficientemente rígido como para mantener el perfil aerodinámico en diferentes condiciones de flujo de aire. Un ala rígida puede tener refuerzos externos y/o una cubierta de tela.
La superficie puede ser flexible, típicamente una membrana delgada. Requiere refuerzo externo y/o presión del viento para mantener la forma del perfil aerodinámico . Los tipos comunes incluyen el ala Rogallo , el parafoil y la mayoría de las cometas .
Una estructura que de otro modo sería rígida puede diseñarse para flexionarse, ya sea porque es inherentemente aeroelástica como en el ala aeroisoclínica , o porque se introducen activamente cambios de forma.
Forma en planta del ala
La forma en planta del ala es la silueta del ala vista desde arriba o desde abajo.
Consulte también los tipos de geometría variable que varían la forma en planta del ala durante el vuelo.
relación de aspecto
La relación de aspecto es el lapso dividido por la cuerda media o promedio. [10] Es una medida de qué tan larga y delgada parece el ala cuando se ve desde arriba o desde abajo.
Relación de aspecto baja : ala corta y rechoncha. Estructuralmente eficiente, alta velocidad de balanceo instantáneo, baja resistencia supersónica. Suelen utilizarse en aviones de combate, como el Lockheed F-104 Starfighter , y en aviones de muy alta velocidad, incluido el norteamericano X-15 .
Relación de aspecto moderada : ala de uso general, muy utilizada, por ejemplo en el transporte Douglas DC-3 .
Alta relación de aspecto : ala larga y esbelta. Más eficiente aerodinámicamente, con menos 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 acordes 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 el más sencillo de fabricar y común cuando el bajo costo es importante, como en el Piper J-3 Cub, pero es ineficiente ya que la sección exterior genera poca sustentación y agrega peso y resistencia. A veces conocida en Norteamérica como ala Hershey Bar debido a su similitud en forma con una popular barra de chocolate. [11] [12]
Cónico : el ala se estrecha hacia la punta. Estructural y aerodinámicamente más eficiente que un ala de cuerda constante y más fácil de fabricar que el tipo elíptico.
Trapezoidal : ala ahusada con bordes de ataque y salida rectos; puede estar barrida o sin barrer. [13] [14] [15] El ala recta y cónica es una de las formas en planta más comunes, como se ve en el Messerschmitt Bf 109 .
Cónico inverso o inverso : el ala es más ancha cerca de la punta. Estructuralmente ineficiente, lo que lleva a un peso elevado. Volado experimentalmente en el XF-91 Thunderceptor en un intento de superar los problemas de pérdida de las alas en flecha.
Cónico compuesto : el cono se invierte hacia la raíz. Normalmente reforzado para mantener la rigidez. Se utiliza en el avión de cooperación militar Westland Lysander para aumentar la visibilidad de la tripulación.
Cuerda constante con sección exterior cónica : variante común que se ve, por ejemplo, en muchos tipos de Cessna .
Elíptico : los bordes de ataque y salida están curvados de manera que la longitud de la cuerda varía elípticamente con respecto al tramo. A veces se dice erróneamente que es el más eficiente (en teoría de la aerodinámica , el término "elíptico" describe la distribución óptima de sustentación sobre un ala de una envergadura determinada y no su forma), y también es difícil de fabricar. Famoso por su uso en el Supermarine Spitfire .
Semielíptico : sólo el borde de ataque o de salida es elíptico siendo el otro recto, como ocurre con los bordes de salida elípticos del Seversky P-35 . [dieciséis]
Ala de pájaro : forma curva que parece similar al ala extendida de un pájaro. Popular durante los años pioneros y logró cierto éxito en Etrich Taube , donde su forma en planta se inspiró en la semilla de zanonia ( Alsomitra macrocarpa ).
Ala de murciélago : una forma con nervaduras radiales. El Whitehead No. 21 de 1901 ha sido objeto de reclamaciones por el primer vuelo propulsado controlado.
Circular : forma en planta aproximadamente circular. El Vought V-173 usaba hélices grandes cerca de las puntas, lo que ayudaba a contrarrestar los fuertes vórtices de las puntas de las alas, y tenía un plano de cola externo para mayor estabilidad.
Platillo volante : ala voladora circular. Intrínsecamente inestable, como demostró el Avro Canada Avrocar .
Ala de disco : variante en la que gira todo el disco. [17] Popular en juguetes como el Frisbee .
Ala anular plana : el círculo tiene un agujero, formando un ala cerrada (ver arriba). Los monoplanos anulares Lee-Richards volaron poco antes de la Primera Guerra Mundial. [18]
Delta : forma en planta triangular con borde de ataque barrido y borde de salida recto. Ofrece las ventajas de un ala en flecha, con buena eficiencia estructural y área frontal baja. Las desventajas son la baja carga alar y la gran superficie 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 plano de cola convencional, para mejorar el manejo. Utilizado en el Mikoyan-Gurevich MiG-21 .
Delta recortado : las puntas de las alas están cortadas. Esto ayuda a evitar el arrastre de la punta en ángulos de ataque elevados. El Fairey Delta 1 también tenía cola. En el extremo, se fusiona con la configuración de "barrido cónico".
Delta compuesto o doble delta : la sección interior tiene un borde de ataque (normalmente) más pronunciado como en el Saab Draken . Esto mejora la sustentación en ángulos de ataque elevados y retrasa o evita la pérdida. Por el contrario, el Saab Viggen tiene una sección interior de barrido reducido para evitar interferencias de su plano delantero canard.
Delta ojival : una doble curva en forma de "copa de vino" suavemente mezclada que abarca los bordes anteriores y la punta de un delta compuesto recortado. Visto sin cola en el transporte supersónico Concorde .
barrido de ala
Las alas pueden estar barridas hacia atrás o, en ocasiones, hacia adelante, por diversas razones. A veces se utiliza un pequeño grado de barrido para ajustar el centro de sustentación cuando el ala no se puede colocar en la posición ideal por algún motivo, como la visibilidad del piloto desde la cabina. Otros usos se describen a continuación.
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 .
Barrido hacia atrás (también conocido como "ala barrida"): el ala se desplaza hacia atrás desde la raíz hasta la punta. En los primeros ejemplos sin cola, como el avión Dunne , esto permitía que la sección exterior del ala actuara como un empenaje convencional (cola) para proporcionar estabilidad aerodinámica. A velocidades transónicas , las alas en flecha tienen menor resistencia, pero pueden manejarse mal en o cerca de una pérdida y requieren una gran rigidez para evitar la aeroelasticidad a altas velocidades. Común en diseños altamente subsónicos y supersónicos tempranos como el Hawker Hunter .
Barrido hacia adelante : el ala se inclina hacia adelante desde la raíz. Los beneficios son similares al barrido hacia atrás, además evita los problemas de pérdida y reduce las pérdidas de punta, 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 un barrido hacia adelante para evitar que el larguero del ala atravesara la cabina. Los aviones pequeños con alas de hombro pueden utilizar el barrido hacia adelante para mantener un CoG correcto .
Algunos tipos de geometría variable varían el barrido del ala durante el vuelo:
Ala oscilante : también llamada "ala de barrido variable". Las alas izquierda y derecha varían su barrido juntas, generalmente hacia atrás. Visto en algunos tipos de aviones militares, como el General Dynamics F-111 Aardvark .
Ala oblicua : una sola ala de envergadura completa gira alrededor de su punto medio, de modo que un lado se mueve hacia atrás y el otro hacia adelante. Volado en el avión 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 girar a lo largo de la envergadura:
Creciente : la sección exterior del ala tiene un barrido menos brusco que la sección interior, para obtener un mejor compromiso entre el retardo del choque transónico y el control del flujo en toda la envergadura. Utilizado en Handley Page Victor . [19]
Flecha acodada : aerodinámicamente idéntica al delta compuesto, pero con el borde de salida también doblado hacia adentro. Probado experimentalmente en el General Dynamics F-16XL .
Ala M : la sección interior del ala se desplaza hacia adelante y la sección exterior se desplaza hacia atrás. Permite que el ala tenga una gran flecha minimizando los efectos indeseables de la flexión aeroelástica . Estudiado periódicamente, pero nunca utilizado en un avión. [20] [21] [22]
Ala W : Un ala M invertida. Propuesto para el Blohm & Voss P.188 pero estudiado incluso menos que el M-wing y al final nunca se usó. [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 fuselaje separado y góndola de tripulación desplazados a ambos lados para brindar 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 par motor.
Ala oblicua : un ala se extiende hacia adelante y la otra hacia atrás. El AD-1 de la NASA tenía una estructura de ala de envergadura completa con barrido variable.
Planos de cola y planos de proa
El ala clásica con sección de perfil aerodinámico tiene un cabeceo inestable y requiere algún tipo de superficie estabilizadora horizontal. Además, no puede proporcionar ningún control de cabeceo significativo, ya que requiere una superficie de control separada (elevador) montada en otro lugar, generalmente en el estabilizador horizontal.
Convencional : superficie " tailplane " situada en la parte trasera de la aeronave, formando parte de la cola o empenaje . No se convirtió en convención hasta algunos años después de los Wright, siendo el Blériot VII de 1907 el primer ejemplo exitoso.
Canard : superficie de "plano de proa" 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.
Tándem : dos o más alas principales, una detrás de la otra. Ambos proporcionan un impulso significativo. 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] ambas superficies auxiliares de cola convencional y 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 en un brazo corto justo detrás y fuera de la punta del ala. Comprende estabilizadores horizontales externos (OHS) y puede incluir o no estabilizadores verticales (aletas) adicionales montados en la pluma. En esta posición, las superficies de la cola interactúan constructivamente con los vórtices de las puntas del ala para reducir significativamente la resistencia. Utilizado para el SpaceShipOne de Scaled Composites .
Sin cola : sin superficie separada, ni en la parte delantera ni en la trasera. Las superficies de elevación y estabilización se pueden combinar en un solo plano, como en el Short SB.4 Sherpa cuyas secciones enteras de la punta del ala actuaban como elevones . Alternativamente, el perfil aerodinámico puede modificarse para proporcionar estabilidad inherente, como en el Dunne D.5 . Los aviones que tienen un plano de cola pero no una aleta de cola vertical también se han descrito como "sin cola".
Diedro y anédrico
Inclinar las alas hacia arriba o hacia abajo desde la raíz hasta la punta puede ayudar a resolver varios problemas de diseño, como la estabilidad y el control en vuelo.
Diedro : las puntas son más altas que la raíz como en el Santos-Dumont 14-bis , dando una forma de 'V' poco profunda cuando se ve de frente. Añade estabilidad lateral.
Anédrico o cataédrico : las puntas son más bajas que la raíz, como en el primer Wright Flyer ; lo contrario de diédrico. Se utiliza para reducir la estabilidad cuando alguna otra característica genera demasiada estabilidad.
Algunos biplanos tienen diferentes grados de diédrico/anédrico en diferentes alas. El Sopwith Camel tenía un ala superior plana y un diédrico en el ala inferior, mientras que el Hanriot HD-1 tenía un diédrico en el ala superior pero ninguno en la inferior.
En un ala acodada o poliédrica , el ángulo diédrico varía a lo largo del tramo. (Tenga en cuenta que la descripción "acodado" varía según el uso. [24] [25] [26] [27] Consulte también Forma en planta de flecha acodada .)
Ala de gaviota : diedro afilado en la sección de la raíz del ala, poco o nada en la sección principal, como en elcaza PZL P.11 . A veces se utiliza para mejorar la visibilidad hacia adelante y hacia arriba y puede usarse como ala superior en un biplano como en el Polikarpov I-153 .
Ala de gaviota invertida : anédrica en la sección de la raíz, diédrica en la sección principal. Lo opuesto al ala de gaviota. Puede usarse para reducir la longitud de las patas del tren de aterrizaje montadas en las alas y al mismo tiempo permitir un fuselaje elevado, como en elbombardero en picado alemán Junkers Ju 87 Stuka .
Punta acodada o inclinada : la sección de la punta se diferencia del ala principal. Las puntas pueden tener un diedro hacia arriba como en el F-4 Phantom II o un anédrico hacia abajo como en el Northrop XP-56 Black Bullet .
El ala de canal incluye una sección del ala que forma un conducto parcial alrededor o inmediatamente detrás de una hélice. Volado desde 1942 únicamente en forma de prototipo, sobre todo en el avión Custer Channel Wing .
Alas versus cuerpos
Algunos diseños no tienen una unión clara entre el ala y el fuselaje o la carrocería. Esto puede deberse a que falta alguno de estos o a que se fusionan entre sí:
Ala volante : el avión no tiene fuselaje distintivo ni cola horizontal (aunque pueden estar presentes aletas y vainas, ampollas, etc.), como en el bombardero furtivo B-2 .
Cuerpo mezclado o ala-cuerpo mezclado : se produce una transición suave entre el ala y el fuselaje, sin una línea divisoria estricta. 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 de sustentación : el avión carece de alas identificables pero depende del fuselaje (generalmente a altas velocidades o altos ángulos de ataque) para proporcionar sustentación aerodinámica como en el X-24 .
Algunos diseños pueden clasificarse en múltiples categorías según la interpretación; por ejemplo, muchos vehículos aéreos no tripulados o drones pueden verse como un cuerpo de ala combinado sin cola o como un ala voladora con una cuerda central profunda.
Geometría variable
Un avión de geometría variable es capaz de cambiar su configuración física durante el vuelo.
Algunos tipos de naves de geometría variable hacen la transición entre configuraciones de ala fija y de ala giratoria. Para obtener más información sobre estos híbridos, consulte ascensor motorizado .
Forma en 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 lo llevó a cabo el Bell X-5 a principios de la década de 1950. En el Beech Starship , sólo los planos delanteros canard tienen barrido variable.
Ala oblicua : una sola ala de envergadura completa gira alrededor de su punto medio, como se usa en el AD-1 de la NASA , de modo que un lado se mueve hacia atrás y el otro hacia adelante.
Ala telescópica : la sección exterior del ala se telescópica 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 del WS110A propuso un ala larga para despegue y crucero subsónicos, que luego desprendió los paneles exteriores para caer, dejando un ala de corta envergadura para vuelos supersónicos. (Ver también Ala deslizante a continuación).
Ala extensible o ala en expansión : parte del ala se retrae dentro de la estructura principal del avión para reducir la resistencia y el impacto a baja altitud para vuelos de alta velocidad, y se extiende solo para despegue, crucero a baja velocidad y aterrizaje. El biplano Gérin Varivol , que voló en 1936, extendió los bordes de ataque y 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 vuelos a alta velocidad. Las secciones exteriores del ala XB-70 Valkyrie se plegaron para mejorar la sustentación por compresión y la estabilidad direccional durante el crucero supersónico. (Muchas aeronaves tienen alas que pueden plegarse para guardarlas en tierra o a bordo de un barco; no son alas plegables en el sentido que se utiliza aquí).
Camber variable : las secciones del borde de ataque y/o salida de todo el ala pivotan para aumentar el camber efectivo del ala y, a veces, también su área. Esto mejora la maniobrabilidad. Uno de los primeros ejemplares voló en el Westland N.16 de 1917. [30]
Grosor variable : la sección central del ala superior se puede elevar para aumentar el grosor del ala y la curvatura para el aterrizaje y el despegue, y reducirse para alta velocidad. Charles Rocheville y otros volaron algunos aviones experimentales. [31] [32] [33]
Un ala polimórfica es capaz de cambiar el número de aviones en vuelo. Los prototipos de "cazas plegables" del IS Nikitin-Shevchenko pudieron transformarse entre configuraciones biplano y monoplano después del despegue doblando el ala inferior hacia 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 en el despegue. Luego se suelta el ala superior y se descarta una vez en el aire. La idea surgió por primera vez en el Hillson Bi-mono experimental .
Superficies independientes menores
Varias superficies menores
Las aeronaves pueden tener superficies aerodinámicas menores adicionales. Algunos de ellos se tratan como parte de la configuración general del ala:
Winglet : una pequeña aleta en la punta del ala, generalmente vuelta hacia arriba. Reduce el tamaño de los vórtices generados por la punta del ala y, por tanto, también la resistencia de la punta.
Traza : una superficie pequeña, normalmente más larga que ancha y montada en 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.
Lomo : perfil afilado que recorre el fuselaje. Cuando se usa aerodinámicamente, se extiende hacia afuera para formar una superficie de elevación, generalmente mezclándose con el ala principal. Además de mejorar el manejo a baja velocidad (alto ángulo de ataque), proporciona elevación adicional a altas velocidades supersónicas para un aumento mínimo de la resistencia. Visto en el Lockheed SR-71 Blackbird .
Bigote : pequeña superficie canard de alta relación de aspecto que no tiene superficie de control móvil. Normalmente es retráctil para vuelos de alta velocidad. Desvía el aire hacia abajo, hacia la raíz del ala, para retrasar la pérdida. Visto en el Dassault Milán .
Funciones menores adicionales
Se pueden aplicar características menores adicionales a una superficie aerodinámica existente, como el ala principal:
Alta elevación
Dispositivos de gran elevación
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 slot : un slat del borde de ataque es un pequeño perfil aerodinámico que se extiende delante del borde de ataque principal. El hueco que queda detrás forma una ranura en el borde de ataque. El aire que fluye hacia arriba a través de la ranura es desviado hacia atrás por el listón para fluir sobre el ala, lo que permite que la aeronave vuele a velocidades de aire más bajas sin separación del flujo ni pérdida. Una lama puede ser fija o retráctil.
Flap : una superficie aerodinámica con bisagras, generalmente en el borde de salida, que gira hacia abajo para generar sustentación y resistencia adicionales. Las variaciones incluyen solapas lisas, ranuradas y divididas. Algunos, como los Fowler Flaps , también se extienden hacia atrás para aumentar el área del ala. El colgajo de Krueger es un dispositivo de vanguardia.
Brazalete : una 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 flujo en sentido transversal
En un ala en flecha, el aire tiende a fluir tanto hacia los lados como 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 distancia corta verticalmente. Se utiliza para controlar el flujo de aire en sentido transversal sobre el ala.
Borde de ataque en forma de diente de perro : crea una marcada discontinuidad en el flujo de aire sobre el ala, interrumpiendo el flujo en sentido transversal. [37]
Borde de ataque con muescas : actúa como un diente de perro. [37]
creación de vórtice
Dispositivos de vórtice
Los dispositivos de vórtice mantienen el flujo de aire a bajas velocidades y retrasan la pérdida, creando un vórtice que revitaliza la capa límite cerca del ala.
Generador de vórtice : pequeña protuberancia triangular en la superficie superior del ala de ataque; por lo general, varios están espaciados a lo largo de la envergadura del ala. Los generadores de vórtice crean una resistencia adicional a todas las velocidades.
Vortilon : una 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 punta provocan un flujo local en todo el tramo que es desviado por el vortilon para formar un vórtice que pasa hacia arriba y sobre el ala.
Extensión de raíz de borde de ataque (LERX) : genera un fuerte vórtice sobre el ala en ángulos de ataque altos, pero a diferencia de los generadores de vórtice, también puede aumentar la sustentación en ángulos tan altos, al tiempo que crea una resistencia mínima en vuelo nivelado.
Reducción de arrastre
Dispositivos de reducción de arrastre
Cuerpo antichoque : una forma aerodinámica de cápsula agregada al borde delantero o trasero de una superficie aerodinámica, para retrasar la aparición de la pérdida de impacto y reducir la resistencia de las ondas transónicas . A veces se le llama zanahoria Küchemann .
Carenados de diversos tipos, como ampollas, pilones y vainas 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 el ala y el fuselaje, combinándolos suavemente para reducir la resistencia.
^ Taylor, J. (Ed.), Todos los aviones del mundo de Jayne 1980–81, Jane's (1980)
^ Verde, W.; Aviones de guerra de la segunda guerra mundial, vol. 5, Barcos voladores , Macdonald (1962), p.131
^ Taylor, 1990. pág. 76
^ Kroo, I. (2005), "Conceptos de alas no planas para una mayor eficiencia de las aeronaves", Serie de conferencias VKI sobre configuraciones innovadoras y conceptos avanzados para futuras aeronaves civiles del 6 al 10 de junio de 2005
^ "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 .
^ Airliners.net, Lee Richards Annular, 2012, consultado el 31 de marzo de 2012
^ 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.
^ Marcel, Arturo; The Ligeti Stratos, ultralightaircraftaustralia.com, 2024. (consultado el 13 de mayo de 2022).
^ Angelucco, E. y Matrciardi, P.; Orígenes de los aviones mundiales: Primera Guerra Mundial , Sampson Low, 1977
^ Kermode (1972), Capítulo 3, p. 103.
^ Garrison, Peter (1 de enero de 2003). "Alas rectangulares | Revista voladora". Flyingmag.com. Archivado desde el original el 17 de julio de 2022 . Consultado el 17 de julio de 2022 . Bergey concluye con el siguiente consejo: "Cuando pases junto a un Cherokee, 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 su avión casi ideal". distribuciones de elevación en todo el tramo. Y sus indulgentes características de pérdida".
^ Martin, Swayne (8 de julio de 2016). "Seis diseños de alas que todo piloto debería reconocer". Boldmethod.com . Archivado desde el original el 17 de julio de 2022 . Consultado el 17 de julio de 2022 . Puedes ver cuán rectangular es realmente el ala del Piper PA-23 Aztec. Hay una razón por la que la llaman el ala "Hershey Bar".
^ Tom Benson; Área del ala, NASA
^ Ilán Kroo. Diseño de aeronaves AA241 : definiciones de geometría de ala de síntesis y análisis, Archivado el 13 de octubre de 2015 en Wayback Machine , Universidad de Stanford.
^ G. Dimitriadis; Clase 2 de diseño de aeronaves : Aerodinámica, Universidad de Lieja.
^ "Alejandro de Seversky". centennialofflight.net . Consultado el 31 de marzo de 2012 .
^ Potts, JR; Aerodinámica de alas de disco, Universidad de Manchester, 2005.
^ carta de Hall-Warren, N.; Vuelo Internacional , 1962, pág. 716.
^ "ala en flecha | avro vulcan | 1953 | 0030 | Archivo de vuelo". Flightglobal.com. 5 de diciembre de 1952 . Consultado el 29 de mayo de 2012 .
^ ab Diederich y Foss; Fenómenos aeroelásticos estáticos de alas M, W y Λ, NACA 1953.
^ "Aerodinámica en Teddington", Vuelo : 764, 5 de junio de 1959
^ ab Ellis Katz; Edward T. Marley; William T. Pepper, NACA RM L50G31 (PDF) , NACA, archivado desde el original (PDF) el 21 de julio de 2011
^ P180 Avanti-Especificación y descripción. Consulte la página 55, Apéndice A: "Notas sobre el diseño de 3 superficies de elevación".
^ Ernst-Heinrich Hirschel; Horst Prem; Gero Madelung (2004). Investigación aeronáutica en Alemania: desde Lilienthal hasta hoy. Medios de ciencia y negocios de Springer. pag. 167.ISBN _978-3-540-40645-7.
^ Benoliel, Alexander M., Inclinación aerodinámica de alas de flecha acodadas: diseño de estimación, ajuste y configuración, Instituto Politécnico y Universidad Estatal de Virginia, mayo de 1994, consultado el 31 de marzo de 2012
^ "Boeing Sonic Cruiser derroca al 747X". Flightglobal.com. 3 de abril de 2001 . Consultado el 31 de marzo de 2012 .
^ "¿QUÉ ES? Características de la aeronave que ayudan al observador clasificado: una guía sencilla para las características básicas en el diseño del principiante", Vuelo : 562, 4 de junio de 1942
^ "fs 29 -"TF"". Uni-stuttgart.de. 5 de febrero de 2012 . Consultado el 31 de marzo de 2012 .
^ "Avión con ala en expansión, vuela en pruebas". Ciencia popular . Noviembre de 1932. p. 31.
^ Lukins, AH; El libro de aviones Westland , Aircraft (Technical) Publications Ltd, (1943 o 1944).
^ Revistas Hearst (enero de 1931). "Las alas ajustables del avión se cambian en vuelo". Mecánica Popular . Revistas Hearst. pag. 55.
^ Vuelo, 15 de agosto de 1929
^ Boyne, WJ; Lo mejor de la revista Wings , Brassey's (2001)
^ "FlexSys Inc.: aeroespacial". Archivado desde el original el 16 de junio de 2011 . Consultado el 26 de abril de 2011 .
^ Kota, Sridhar; Osborn, Russell; Ervin, Gregorio; Maric, Dragan; Película, Peter; Pablo, Donald. "Ala que cumple con la misión adaptable: diseño, fabricación y prueba de vuelo" (PDF) . Ann Arbor, Michigan; Dayton, OH, EE.UU.: FlexSys Inc., Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea. Archivado desde el original (PDF) el 22 de marzo de 2012 . Consultado el 26 de abril de 2011 .
^ Calzada, Ruby (20 de agosto de 2015). "AFTI F-111". NASA . Consultado el 24 de junio de 2020 .
^ ab Dispositivos de vórtice de ala
Bibliografía
Kermode, AC; Mecánica de vuelo , octava edición (métrica), Pitman, Londres, 1972. ISBN 0-273-31623-0
Taylor, John WR La historia del vuelo , Universal Books, Londres, 1990. ISBN 0-9509620-1-5 .
"¿Qué es? Características de la aeronave que ayudan al observador". Vuelo . 4 de junio de 1942. págs. 562–564.(Archivo).
enlaces externos
Ala alta, ala baja: artículo de vuelo sobre las ventajas de la posición del ala
