¿Cómo funcionan realmente las lamas?

Un slat es una versión retráctil de un dispositivo conocido como “ranura de borde de ataque”. Es básicamente una ranura justo detrás del borde de ataque.

Cuando un avión vuela lento, probablemente estará un poco con el morro hacia arriba para mantener el vuelo nivelado, o estará descendiendo, o en algún punto intermedio. En cualquier caso, el aire golpea el ala en un ángulo más alto que cuando el avión mira hacia adelante y vuela en línea recta a alta velocidad. El ángulo con el que el aire golpea el ala se llama ángulo de ataque .

En la superficie del ala, hay una capa de aire de movimiento lento llamada capa límite , causada por la fricción entre el ala y el aire. Esta capa límite hace que el ala parezca más gruesa de lo que es, particularmente hacia atrás, ya que el aire se acumula hacia atrás. El flujo de aire más rápido prefiere fluir alrededor de esta capa límite, en lugar de atravesarla /alrededor de la lámina, lo que significa que el aire que se mueve rápidamente gira menos y, por lo tanto, produce menos succión en la parte superior de la lámina.

En el borde de fuga, esta capa límite termina en turbulencia y crea más succión en la parte posterior. Obviamente, debido a la curvatura del perfil aerodinámico, el lado posterior de la parte superior del ala está más inclinado hacia atrás y menos hacia arriba, por lo que tener succión en esa región crea más resistencia y menos sustentación que tener succión más adelante.

En efecto, debido a la capa límite, el flujo de aire alrededor del ala “ve” que la parte superior trasera del ala sobresale más de lo que realmente es. La “forma” resultante del ala es más plana en la parte superior, creando menos sustentación, y tiene un borde de fuga más romo y empinado, creando más resistencia.

En el ángulo de ataque más alto mencionado anteriormente, la capa límite sobre la parte superior del ala es aún más gruesa, ya que, como puede suponer, el flujo de aire alrededor del ala se ralentizaría más en el viaje más difícil. Eventualmente, en la parte posterior, la dirección del flujo de aire en la capa límite puede invertirse (esto es lo que se llama separación de flujo ) creando aún más turbulencia y aumentando aún más la succión en esa región, haciendo que algo malo empeore.

Con el aumento del ángulo de ataque, la capa límite continúa engrosándose y la zona de flujo separado se expande hacia adelante, finalmente llegará un momento en que el ala se “abultará” tanto que ya no producirá un aumento en la sustentación, sino que producirá mucho. de arrastre Este es un puesto .

La ranura detrás de la lama extendida permite la entrada de aire en movimiento más rápido, lo que acelera y, por lo tanto, adelgaza la capa límite.

Entonces, ¿cuál es la diferencia entre flaps y slats?

• Los flaps desvían el aire que ya está pasando por el ala hacia abajo. Los listones permiten que el aire fresco fluya sobre el ala. (NOTA: hay aletas con ranuras. Estas ranuras funcionan de la misma manera que las tablillas).
• Los flaps pueden funcionar con un ángulo de ataque cero. Las lamas no pueden.

Además, solo una aclaración para el OP sobre la "caída". La caída del borde de ataque es exactamente lo que parece. Le da al aire un viaje más suave sobre el ala en un ángulo de ataque alto, aumentando la sustentación. Pero en ángulos bajos, produce sustentación negativa...

El listón de vanguardia fue inventado de forma independiente por Gustav Lachmann y Handley Page justo después de la Primera Guerra Mundial. (Lachmann actualmente vino al Reino Unido para trabajar para Handley Page). Desvía el flujo de aire hacia abajo sobre el ala, lo que permite que el ala opere en un ángulo de ataque más alto y, por lo tanto, a velocidades aerodinámicas más bajas, sin entrar en pérdida. Es más necesario cerca de las puntas de las alas y, como causa resistencia, a menudo solo se agrega a la sección exterior.

El espacio entre el slat y el ala se llama ranura. Se arreglaron los primeros ejemplos, pero más tarde se introdujeron listones retráctiles para reducir la resistencia durante el crucero. Alternativamente, algunos listones fijos se encajaron en las alas (como en el caza cohete Me 163 Komet de la Segunda Guerra Mundial) para que solo la ranura se viera diferente del resto del ala. Los análisis aerodinámicos a menudo se centran en la ranura, por lo que los autores a menudo difieren en cuanto a cuál tratan como el dispositivo principal y cuál como secundario; puede notar esto en algunas de las otras respuestas y comentarios aquí.

El flap del borde de ataque liso comprende toda la sección del borde de ataque y "asiente" hacia abajo para aumentar la inclinación del ala. Esto aumenta la elevación neta.

El flap Krüger o Krueger es un dispositivo de borde de ataque relacionado que se parece mucho a un listón cuando se retrae, pero tiene bisagras en la parte superior y se voltea hacia adelante cuando se opera para aumentar la circulación de aire alrededor del ala y así mejorar la sustentación.

Todos los demás flaps están instalados en el borde de fuga y mejoran la sustentación al desviar más aire hacia abajo. Las aletas simples solo tienen bisagras, las aletas Fowler tienen ranuras como las tablillas. Hay muchas otras variaciones.

En términos generales, los slats permiten un AoA más alto para aumentar la sustentación, mientras que los flaps aumentan la sustentación sin tener que levantar el morro. Ambos permiten que el avión vuele más lento sin entrar en pérdida.

Lamas y ranuras son dos conceptos diferentes.

Los listones están en la parte delantera del ala, las aletas en la parte posterior. Ambos sirven para cambiar la camber, o curva del ala, aumentar el área del ala y cambiar el ángulo de ataque (ángulo de la cuerda aerodinámica del ala, al viento relativo. Afectan el upwash, o el flujo de aire por delante del ala, y downwash, flujo de aire detrás del ala, los cuales son componentes de sustentación.

Los listones vienen en diferentes formas, desde activados por gravedad (deslizantes sobre rodillos, como el Sabreliner), y operados hidráulica, eléctrica y neumáticamente. Pueden ser un caparazón en el borde de ataque del ala que se extiende hacia adelante y hacia abajo, y pueden tener una ranura (que ayuda a retrasar la separación del flujo de aire por encima del ala). Algunos son paneles de fibra de vidrio que se extienden desde debajo del ala y vuelan en forma curva (p. ej., 747), y algunos son paneles planos que giran hacia adelante y hacia abajo (p. ej., 727).

Por lo general, en aviones equipados con slat, los slat se extienden primero, o con el primer incremento de flaps, y permanecen extendidos durante todas las operaciones de flaps. Los slats también pueden mantenerse retraídos bajo ciertas circunstancias, pero la falta de slats significa un aumento en la velocidad de pérdida. La extensión asimétrica de los slats también conduce a un desequilibrio significativo de sustentación de un ala a otra y ha resultado en un desastre.

Los slats y flaps generalmente se extienden en diversos grados, tanto para el despegue como para el aterrizaje. Algunos sistemas extienden los slats automáticamente durante una condición de baja velocidad o alto ángulo de ataque, para proporcionar un margen de pérdida. Algunas aeronaves utilizan sistemas de control de vuelo que activan y desactivan los listones en incrementos automáticamente. La combinación de lamas y flaps aumenta la sustentación; mayores incrementos de flaps también aumentan la resistencia, y el efecto de los slats con flaps es permitir una aproximación más lenta para aterrizar mientras se mantiene un margen de pérdida seguro.

Lo que hacen los slats es aumentar la curvatura del ala, lo que le permite generar más sustentación a una velocidad aerodinámica más baja. Complementan a la perfección los flaps para transformar un ala "supercrítica" meticulosa (diseñada para un rendimiento transónico óptimo) en una máquina de producción de sustentación de menor velocidad.

La inclinación debe minimizarse a velocidades transónicas para evitar que se formen ondas de choque que produzcan arrastre en la parte superior del ala. El mecanismo de efecto "Bernoulli" de aire acelerado, que funciona tan bien para producir proporciones de sustentación a arrastre superiores a 150 y características de pérdida muy suaves (vea el DAE 21 en airfoiltools.com), no puede usarse una vez que el flujo de aire sobre el ala se acerca. la barrera del sonido

Bajar los slats y los flaps permite que un enorme avión comercial mantenga la sustentación a 1/3 de su velocidad de crucero. Retraerlos permite velocidades de crucero superiores a 500 mph.

Pero hay más: los slats también mejoran drásticamente las características de entrada en pérdida de las alas en flecha al "lavar", o reducir el ángulo de ataque, de las puntas de las alas. Los slats hacen que las maniobras a baja velocidad sean mucho más seguras.