Configuración de ala de avión

La configuración del ala de las aeronaves de ala fija (incluidos los planeadores ) es la disposición de la sustentación y las superficies asociadas.

Los diseños de aeronaves a menudo se clasifican por la configuración de sus alas. Por ejemplo, el Supermarine Spitfire es un monoplano voladizo convencional de ala baja, elíptica recta y ala baja con una relación de aspecto moderada y un ángulo interno pequeño.

En la historia de la aviación, se han utilizado muchas opciones de configuración de alas. A veces la distinción entre ellos es borrosa. Esto es especialmente cierto para las alas de geometría variable y los tipos combinados (cerrados). Por ejemplo, las alas de muchos aviones de combate modernos se pueden describir como deltas compuestos recortados con un borde de fuga en flecha (hacia adelante o hacia atrás) o alas en flecha muy afiladas con grandes extensiones de raíz en el borde de ataque . La mayoría de los aviones de ala fija tienen alas izquierda y derecha simétricas. Estrictamente hablando, ese par de alas se llama plano alar.

El número y ubicación de los planos principales

Los aviones de ala fija pueden tener diferentes números de alas:


ala baja

ala media

ala del hombro

ala alta

sombrilla de ala

Un avión de ala fija puede tener varios aviones de ala, uno encima del otro:

Biplano Biplano con vano desigual plano y medio Sesquiplano invertido
Biplano de Busemann en sección transversal
triplano cuadriplano Multiplano

En el diseño compensado, el ala superior se encuentra ligeramente por delante o por detrás de la inferior. Durante mucho tiempo se pensó que esto reduciría la interferencia causada por el aire a baja presión sobre el ala inferior que se mezcla con el aire a alta presión debajo del ala superior; sin embargo, la mejora es mínima y su principal beneficio es la mejora del acceso al fuselaje . Esta es una ocurrencia común en muchos biplanos y triplanos exitosos, como el Beech 17 Staggerwing .

biplano no desplazado Desplazamiento hacia adelante Desplazamiento hacia atrás

El diseño de ala en tándem tiene dos alas, una detrás de la otra. Algunos de los primeros tipos tenían pilas en tándem de varios aviones, como el hidroavión Caproni Ca.60 de nueve alas con tres pilas en tándem de tres aviones.

Un ala cruciforme  es un conjunto de cuatro alas individuales dispuestas en forma de cruz. La cruz puede tomar una de dos formas:

  1. Las alas están espaciadas uniformemente en toda la sección transversal del fuselaje y se encuentran en dos planos en ángulo recto, como en un cohete típico .
  2. Las alas están dispuestas juntas en el mismo plano horizontal alrededor de un eje vertical, como en un ala cruciforme o rotor en X [5] .
Cohete de ala cruciforme Ala fija cruciforme o rotor X

Soporte de alas

Para sostenerse a sí misma, un ala debe ser rígida y fuerte, y por lo tanto puede ser pesada. Al agregar una fijación externa, el peso se puede reducir significativamente. Inicialmente, esta fijación siempre estuvo presente, pero provoca mucha resistencia a velocidades más altas, por lo que no se ha utilizado desde principios de la década de 1930.

Tipos de soporte:

viga en voladizo puntal de ala ala reforzada

Un diseño de varios planos puede tener una o más "bahías", que son bahías creadas al agregar bastidores entre planos. Por ejemplo, el De Havilland Tiger Moth  es un biplano de una sola bahía , mientras que el caza Bristol F.2  es un biplano de dos bahías.

Biplano con un compartimiento Biplano con dos compartimentos
ala de caja Ala de caja anular Ala cilíndrica anular ala unida
Ala plana anular ala de diamante

Las alas también pueden ser rígidas o flexibles. Los rígidos tienen una superficie suficientemente rígida para mantener un perfil aerodinámico en condiciones variables de flujo de aire. El ala rígida puede tener un soporte externo y/o una cubierta de tela.

La superficie del ala puede ser flexible, generalmente una membrana delgada [13] . Requiere fijación externa y/o presión del viento para mantener la forma de la superficie aerodinámica. Los tipos comunes incluyen el ala Rogallo , el parapente y la mayoría de las cometas . De lo contrario, una estructura rígida puede diseñarse para flexionarse, ya sea porque es inherentemente aeroelástica , como en un ala aeroisoclínica , o porque se introducen activamente cambios de forma.

Ala delta rígida [14] Ala flexible Rogallo

Forma en planta del ala

La forma del ala es la proyección del ala en un plano, cuando se ve desde arriba o desde abajo.

Extensión del ala

La relación de aspecto del ala  es la longitud del ala dividida por el valor medio o promedio. Esta es una medida de qué tan larga y delgada parece el ala cuando se ve desde arriba o desde abajo.

La mayoría de las configuraciones de geometría variable cambian la relación de aspecto de alguna manera, intencionalmente o como un efecto secundario.

Cambiando la cuerda del ala

La cuerda del ala se puede variar a lo largo de la envergadura del ala por razones tanto estructurales como aerodinámicas.

Acorde constante puntiagudo conicidad inversa cónico Cuerda constante con una sección exterior cónica
Elíptico semielíptica
ala de pajaro alas de murciélago Circular Platillo volador Ala anular plana
delta sin cola delta de cola Delta recortada Delta compuesto delta de lanceta

Barrido de ala

Las alas se pueden retraer o, a veces, hacia adelante por varias razones. A veces se usa un pequeño grado de barrido para ajustar el centro de sustentación cuando el ala no se puede asegurar en la posición ideal por cualquier motivo, como la visibilidad del piloto desde la cabina. A continuación se describen otros usos.

Algunos tipos de geometría variable cambian el barrido del ala durante el vuelo:

ala recta barrido inverso Barrido hacia adelante Ala giratoria ala oblicua

El ángulo del ala en flecha también se puede cambiar:

Semicírculo flecha curva ala en forma de m W-ala


Asimétrico: en algunos aviones, los lados izquierdo y derecho no son imágenes especulares entre sí [22] :

Diseño asimétrico El tramo asimétrico contrarresta el par

momento

Geometría de tramo variable

Inclinación diédrica y anédrica de las alas

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 de vuelo.

Algunos biplanos tienen diversos grados de diedro/angedral en diferentes alas. El Sopwith Camel tenía un ala superior plana y un diedro en el ala inferior, mientras que el Hanriot HD-1 tenía un diedro en el ala superior pero ninguno en el ala inferior.

diedro

 

anédrico

 

Biplano de dos alas diedros Biplano con diedro

ala inferior

En un ala curva o poliédrica, el ángulo diedro varía a lo largo de la envergadura [23] .

ala de gaviota ala de gaviota invertida Bordes curvos bordes inclinados
Ala del canal

Ala y fuselaje

Algunos diseños no tienen una conexión clara entre el ala y el fuselaje o el cuerpo. Esto podría deberse a que falta uno u otro, o porque se fusionan entre sí:

ala voladora Casco de ala mixta cuerpo de rodamiento

Algunos diseños pueden pertenecer a más de una categoría según la interpretación, por ejemplo, muchos vehículos aéreos no tripulados pueden considerarse un cuerpo de ala mixta sin cola o un ala voladora de cuerda central profunda.

Geometría variable

Un avión de geometría variable es capaz de cambiar su configuración física durante el vuelo. Algunos tipos de aeronaves de geometría variable proporcionan una transición entre las configuraciones de ala fija y ala giratoria.

Proyección horizontal variable

Ala giratoria ala oblicua

 

ala telescópica

 

Ala extendida o ensanchada

 

Ala plegable

Acorde cambiable

Cobertura variable Curva variable Grosor Variable

Polimorfismo

Un ala polimórfica es capaz de cambiar el número de alas en vuelo. Los prototipos de "cazas plegables" de Nikitin-Shevchenko podrían transformarse entre configuraciones biplano y monoplano después del despegue doblando el ala inferior en una cavidad en el ala superior.

El ala deslizante es una variación de la idea polimórfica en la que se equipó un monoplano de ala baja con un segundo ala deslizante desmontable para ayudar al despegue, que luego se dejó caer después del despegue. La idea se implementó por primera vez en el Hillson Bi-mono experimental .

ala polimórfica ala deslizante

Notas

  1. Taylor, J. (Ed.), Jayne's all the world's aircraft 1980-81, Jane's (1980)
  2. Verde, W.; Aviones de combate de la segunda guerra mundial, vol. 5, Barcos voladores , Macdonald (1962), p.131
  3. MONOPLAN • Gran enciclopedia rusa - versión electrónica . bigenc.ru . Consultado el 18 de julio de 2021. Archivado desde el original el 2 de diciembre de 2020.
  4. Multiplano: Un Avión Loco con 1000 Alas . Mecánica Popular . Consultado el 18 de julio de 2021. Archivado desde el original el 13 de diciembre de 2020.
  5. Sikorsky S-72: un inusual híbrido avión-helicóptero . Mecánica Popular . Consultado el 18 de julio de 2021. Archivado desde el original el 18 de julio de 2021.
  6. Sobre diagramas de potencia estructural de elementos de fuselaje de aviones. Parte 1. Fuselaje. | AVIACIÓN COMPRENSIBLE PARA TODOS.  (ruso)  ? . Consultado el 18 de julio de 2021. Archivado desde el original el 18 de julio de 2021.
  7. DISEÑO Y ESQUEMAS ESTRUCTURALES-PODEROSOS DEL ALA . infopedia.su . Consultado el 18 de julio de 2021. Archivado desde el original el 18 de julio de 2021.
  8. Kroo, I. (2005), "Conceptos de alas no planas para aumentar la 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
  9. Alas no planas: Sistemas cerrados . web.archive.org (11 de agosto de 2011). Recuperado: 22 julio 2021.
  10. Monoplano anular Lee-Richards  (inglés)  // Wikipedia. — 2021-05-01.
  11. Sugerencia 2: Ligeti Stratos . projetplaisir.free.fr . Consultado el 22 de julio de 2021. Archivado desde el original el 2 de enero de 2022.
  12. Edwards romboidal   // Wikipedia . — 2020-12-12.
  13. Ala flexible   // Wikipedia . — 2021-07-11.
  14. Sobre el barrido del ala... | AVIACIÓN COMPRENSIBLE PARA TODOS.  (ruso)  ? . Consultado el 22 de julio de 2021. Archivado desde el original el 22 de julio de 2021.
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  16. República XF-91 Thunderceptor   // Wikipedia . — 2021-06-11.
  17. Alejandro de Seversky . www.centennialofflight.net _ Consultado el 23 de julio de 2021. Archivado desde el original el 23 de julio de 2021.
  18. Jonathan Roger Potts. Aerodinámica de ala de disco . - Universidad de Manchester, 2005. Archivado desde el original el 23 de julio de 2021.
  19. Ala delta   // Wikipedia . — 2021-07-17.
  20. Centro de gravedad de un avión   // Wikipedia . — 2021-07-05.
  21. Blohm & Voss P 188   // Wikipedia . — 2021-04-21.
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  23. Ernst Heinrich Hirschel, Horst Prem, Gero Madelung. Investigación aeronáutica en Alemania: desde Lilienthal hasta hoy . — Springer Science & Business Media, 2004-02-12. — 746 pág. — ISBN 978-3-540-40645-7 . Archivado el 30 de julio de 2021 en Wayback Machine .
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