Una ranura en el borde de ataque es una característica aerodinámica fija del ala de algunos aviones para reducir la velocidad de pérdida y promover buenas cualidades de manejo a baja velocidad. Una ranura en el borde de ataque es un espacio a lo largo de cada ala, que permite que el aire fluya desde debajo del ala hasta su superficie superior. De esta manera permiten volar con mayores ángulos de ataque y así reducir la velocidad de pérdida. [1]
,_static_display,_Radom_AirShow_2005,_Poland.jpg/1280px-PZL-104M_Wilga_2000_of_Polish_Border_Guard_(reg._SN-41YG),_static_display,_Radom_AirShow_2005,_Poland.jpg)
En un ángulo de ataque superior a unos 15°, muchos perfiles entran en pérdida . La modificación de dicho perfil aerodinámico con una ranura fija en el borde de ataque puede aumentar el ángulo de pérdida entre 22° y 25°. [2]
Las tragamonedas fueron desarrolladas por primera vez por Handley Page en 1919 y el primer avión que voló con ellas fue el HP17 experimental, un Airco DH.9A modificado . Su invención se atribuye conjuntamente a Sir Frederick Handley Page y Gustav Lachmann . El primer avión equipado con ranuras controlables fue el Handley Page HP20 . La concesión de licencias para el diseño se convirtió en una de las principales fuentes de ingresos de Handley Page en la década de 1920. [3]
Los dispositivos de vanguardia similares, pero retráctiles, se denominan listones . [4] Cuando el listón se abre, crea una ranura entre el listón y el resto del ala; retraído, se reduce la resistencia.
Una ranura fija en el borde de ataque puede aumentar el coeficiente de sustentación máximo de una sección de perfil aerodinámico en un 40%. En combinación con una lama, el aumento del coeficiente de sustentación máximo puede ser del 50% o incluso del 60%. [2] [5]
A diferencia de los flaps del borde de salida , las ranuras del borde de ataque no aumentan el coeficiente de sustentación en un ángulo de ataque cero ya que no alteran la curvatura . [6]
Una ranura del borde de ataque es un espacio fijo (que no se cierra) detrás del borde de ataque del ala . El aire desde debajo del ala puede acelerar a través de la ranura hacia la región de baja presión sobre el ala y salir de la ranura moviéndose paralelo a la superficie superior del ala. Este flujo de alta velocidad luego se mezcla con la capa límite adherida a la superficie superior y retrasa la separación de la capa límite de la superficie superior.
Naturalmente, las tragamonedas imponen una penalización al avión en el que se utilizan. Esto se debe a que contribuyen a la resistencia en comparación con un ala sin ranuras. [7] La resistencia adicional a baja velocidad es aceptable debido a la reducción beneficiosa en la velocidad de pérdida y la mejora en las características de manejo, pero a velocidades más altas la resistencia adicional aportada por las ranuras es una desventaja significativa porque reduce la velocidad de crucero y aumenta el consumo de combustible por unidad. distancia recorrida.
Una forma de reducir la resistencia de crucero de las tragamonedas es hacer que se puedan cerrar. Esta disposición se conoce como lamas de vanguardia . Aerodinámicamente, las lamas funcionan de la misma manera que las ranuras fijas, pero las lamas se pueden retraer a velocidades más altas cuando no son necesarias. Las lamas, a su vez, son más pesadas y complejas que las ranuras. [4] [7]
En ángulos de ataque bajos el flujo de aire a través de la ranura es insignificante, aunque contribuye a la resistencia . A ángulos de ataque progresivamente mayores, el flujo de aire a través de la ranura se vuelve cada vez más significativo, acelerándose desde la región de mayor presión debajo del ala hasta la región de menor presión en la parte superior del ala. En ángulos de ataque elevados, la velocidad más rápida en relación con el perfil aerodinámico está muy cerca del borde de ataque, en la superficie superior. En esta región de alta velocidad local, la fricción superficial ( fuerza viscosa ) es muy alta y la capa límite que llega a la ranura del ala superior ha perdido gran parte de su presión total (o energía mecánica total ) debido a esta fricción. Por el contrario, el aire que pasa a través de la ranura no ha experimentado esta alta velocidad del aire local ni esta alta fricción superficial, y su presión total permanece cercana al valor de corriente libre. La mezcla de la capa límite de la superficie superior con el aire que llega a través de la ranura revitaliza la capa límite que luego permanece unida a la superficie superior del ala con un ángulo de ataque mayor que si la ranura no estuviera allí. [2] La ranura del borde de ataque fue, por lo tanto, una de las primeras formas de control de la capa límite . [2]
Las ranuras de vanguardia son generalmente de dos tipos: las de tramo completo y las de tramo parcial. [4]
Las ranuras de envergadura completa generalmente se encuentran en aviones STOL de despegue y aterrizaje cortos como el Fieseler Storch , el Dornier Do 27 , el PZL-104M Wilga 2000 y el Zenair CH 701 STOL . Su objetivo principal es permitir que el avión vuele con un ángulo de ataque mayor antes de alcanzar el ángulo de pérdida. [8]
En aviones distintos a los STOL especializados, las ranuras de envergadura completa tienen serios inconvenientes porque, para aprovechar el alto ángulo de ataque en la pérdida, generalmente necesitan patas largas del tren de aterrizaje que causan una gran resistencia o son más largas de lo que se pueden acomodar fácilmente en el interior. la estructura del avión. [9]
Las ranuras de envergadura parcial generalmente se encuentran solo en la parte exterior del ala, donde aseguran que el flujo de aire sobre esa parte del ala permanecerá sin detenerse en ángulos de ataque más altos que las partes interiores del ala. Esto asegura que la raíz del ala entre en pérdida primero y contribuye a un comportamiento dócil en pérdida y a mantener el control de los alerones durante toda la pérdida. [2] [4] El uso de ranuras de esta manera produce un resultado similar al empleo de lavado en un ala, pero a través de un medio diferente. Ejemplos de aviones con ranuras fijas de envergadura parcial son el Stinson 108 , el Bristol Beaufort , el Lockheed Hudson y el Dornier Do 28D-2 Skyservant .
