Aviones de ala fija
Esta es la tercera parte de una serie de cinco partes sobre las estructuras del fuselaje y las superficies de control. Este tutorial se centra en el diseño estructural del ala de una aeronave y presenta las distintas superficies de control fijadas al borde de fuga del ala.
Un ala se diseña para producir suficiente sustentación para apoyar a la aeronave en toda su envolvente de diseño. Por lo tanto, cada ala se diseña para producir y soportar un múltiplo del peso total del avión. Esto se denomina factor de carga y se discutió en la primera parte de esta serie. La mayoría de las aeronaves de aviación general se diseñan con un factor de carga de entre cuatro y seis. Los diversos componentes que conforman la estructura del ala deben ser capaces de soportar esta carga aerodinámica en toda la envolvente de diseño certificada.
Un ala no está diseñada para producir una fuerza ascendente igual en todos los puntos a lo largo de la envergadura, sino que produce el mayor porcentaje de la sustentación total más cerca de la raíz, disminuyendo hacia el exterior en dirección a la envergadura.
Las cargas máximas del ala se observan en la raíz del ala, donde ésta se une al fuselaje. Los dos principales factores que contribuyen al esfuerzo total son la fuerza de sustentación vertical y el momento de flexión resultante. El ala también tiende a cabecear hacia arriba y hacia abajo durante el vuelo, lo que reacciona en la raíz mediante un par de torsión en los puntos de fijación.
Ala tándem
A primera vista, parece que las alas son rectas en la mayoría de las avionetas. Pero en realidad no es así. Casi todas las aeronaves tienen algo llamado washout incorporado en sus alas, que las hace más estables en una pérdida.
¿Qué es el “washout”? Es un cambio en el ángulo de incidencia de un ala, medido desde la raíz hasta la punta. Si observas de cerca un ala con washout, verás que se tuerce desde la raíz hasta la punta, y que la raíz tiene un ángulo de incidencia mayor que la punta.
¿Por qué querrían los ingenieros tener un avión volando con las alas torcidas? Tiene todo que ver con la entrada en pérdida. Cuando la raíz (sección interior) de un ala vuela con un ángulo de incidencia más alto, también significa que la raíz alcanzará el ángulo de incidencia crítico antes que la punta, y entrará en pérdida primero.
Cuando un avión entra en pérdida por la raíz primero, significa que hay suficiente flujo de aire sobre las puntas de las alas para evitar cualquier movimiento rápido de balanceo durante una pérdida, lo que hace que el avión sea más estable. También hace que el avión sea más resistente a entrar en barrena. Además, la entrada en pérdida de la raíz también garantiza cierta eficacia de los alerones durante la entrada en pérdida, lo que le proporciona un mayor control del avión, especialmente si la entrada en pérdida se produce en un giro inclinado.
Partes de un ala de ave
Los diseños de aviones suelen clasificarse por la configuración de sus alas. Por ejemplo, el Supermarine Spitfire es un monoplano convencional de ala baja en voladizo de forma plana elíptica recta con una relación de aspecto moderada y un ligero diedro.
Se han probado muchas variaciones. A veces la distinción entre ellas es borrosa, por ejemplo, las alas de muchos aviones de combate modernos pueden describirse como deltas compuestos recortados con borde de fuga barrido (hacia delante o hacia atrás), o como alas barridas fuertemente afiladas con grandes extensiones de raíz del borde de ataque (o LERX). Por lo tanto, algunos se duplican aquí en más de un epígrafe. Esto es particularmente cierto para los tipos de alas de geometría variable y combinadas (cerradas).
Nota sobre la terminología: La mayoría de los aviones de ala fija tienen alas izquierdas y derechas en una disposición simétrica. Estrictamente, un par de alas de este tipo se denomina plano alar o simplemente plano. Sin embargo, en ciertas situaciones es común referirse a un avión como un ala, como en “un biplano tiene dos alas”, o alternativamente referirse al conjunto como un ala, como en “un ala de biplano tiene dos planos”. Cuando el significado es claro, este artículo sigue el uso común, siendo sólo más preciso cuando es necesario para evitar ambigüedades o incorrecciones reales.
Artículo sobre el avión
El diseño de las alas puede variar para proporcionar ciertas características de vuelo deseables. El control a distintas velocidades de funcionamiento, la cantidad de sustentación generada, el equilibrio y la estabilidad cambian a medida que se modifica la forma del ala. Tanto el borde de ataque como el de salida del ala pueden ser rectos o curvos, o uno de ellos puede ser recto y el otro curvo. Uno o ambos bordes pueden ser cónicos, de modo que el ala sea más estrecha en la punta que en la raíz, donde se une al fuselaje. La punta del ala puede ser cuadrada, redondeada o incluso puntiaguda.
Elíptica: desde el punto de vista aerodinámico, la forma de ala elíptica es la más eficiente, ya que la distribución de la sustentación a lo largo de la envergadura elíptica tiene la menor resistencia inducida posible. La desventaja más importante es que su fabricación es pobre.
Las alas pueden estar barridas hacia atrás, u ocasionalmente hacia delante, por diversas razones. Un pequeño grado de barrido se utiliza a veces para ajustar el centro de sustentación cuando el ala no puede fijarse en la posición ideal por alguna razón, como la visibilidad del piloto desde la cabina. A continuación se describen otros usos.
