Es curioso cómo el A350 reduce la resistencia al avance y el consumo de combustible al extender los flaps muy levemente durante el crucero. Todo lo que he leído sobre extender flaps dice que extenderlos empuja el centro de presión hacia atrás. Esto provoca un momento de cabeceo hacia abajo, lo que significa que necesita aumentar el AoA, pero esto afecta negativamente la resistencia y el consumo de combustible (un comando de cabeceo hacia arriba aumenta la fuerza hacia abajo del plano de cola, lo que tiene como resultado un aumento del peso efectivo del avión, lo que requiere un AoA aún más alto para compensar, lo que también aumenta la resistencia inducida).
Así es como funciona según el ( A350 Flight Deck and Systems Briefing for Pilots )
Configuración de flaps diferenciales y camber variable
La configuración de flaps diferenciales y la inclinación variable permiten optimizar las cargas y la resistencia de las alas.
Pequeñas deflexiones de flaps (4° máximo) ya sea simétrica o asimétricamente, permiten automáticamente:
- Optimice la inclinación del ala para reducir las cargas y la resistencia del ala
- Realice una función de compensación lateral optimizada.
Henning Strüber, uno de los ingenieros de Airbus detrás de este sistema, ha escrito un artículo al respecto.
En crucero:
Esto se puede aplicar en las primeras fases de crucero para desplazar el centro de sustentación más hacia adentro y, por lo tanto, reducir el momento de flexión de la raíz del ala, que se puede transferir a un ahorro de peso estructural.
Un avión que se puede construir más ligero tendrá menor resistencia [para la misma carga útil].
Para un despegue pesado y/o caliente y alto :
En la configuración de sustentación alta, se puede lograr una distribución de sustentación con carga más externa para reducir la resistencia inducida durante el despegue.
Para saber cómo funciona, consulte aquí . La respuesta allí de @PeterKämpf confirma que la carga externa requiere un ala pesada en relación con toda la masa (las leyes de escala funcionan para un insecto, pero no para un albatros o un avión). Entonces, esos dos regímenes pueden parecer contradictorios: si el sistema de crucero permite un ala más liviana, entonces, ¿cómo puede ese ala más liviana lograr más sustentación exterior para un despegue pesado?
La clave aquí es tener en cuenta las cargas de ráfagas en crucero, que son más pequeñas para los despegues. (Gracias a @PeterKämpf por esta información; vea el comentario publicado a continuación).
Simplemente complementando la respuesta de @ares, que es bastante buena y se refiere al efecto principal. Me gustaría referirme a otro efecto "secundario" que implica también la reducción de la resistencia.
A la hora de diseñar un avión se diseña la estructura teniendo en cuenta varios factores, uno de ellos, es la carga máxima a la que puede estar expuesto el avión.
Airbus ha diseñado un sistema que durante el vuelo optimiza las cargas sobre el ala. Digamos, por ejemplo, que sin el sistema de peralte variable tenemos una carga máxima determinada (digamos A). Usando el sistema de inclinación variable, el avión es capaz de reducir la carga A (tal vez aumentando la resistencia) a B (siendo B < A).
Por lo tanto, al diseñar la estructura, suponiendo que se utilizará el sistema de inclinación variable, el avión utilizará B como punto de diseño y no A. Como B < A, el tamaño y el peso de la estructura con el sistema de inclinación variable serán más ligeros.
Una estructura más liviana implicará que se necesita menos fuerza de sustentación y, por lo tanto, se produce menos arrastre para lograr dicha sustentación. Entonces, desde el punto de vista de la optimización del diseño, el sistema de inclinación variable está, esencialmente, proporcionando nuevas variables de diseño que permitirán una mejor optimización del avión, reduciendo la resistencia.
Esencialmente, @ares ha descrito correctamente el mecanismo "activo" y yo he descrito uno "pasivo".
En pocas palabras, existen dos tipos de arrastre: arrastre de perfil y arrastre inducido. Se puede decir que el arrastre de perfil se compone de arrastre viscoso y arrastre de onda de choque (estos dos a menudo interactúan). La resistencia inducida es el resultado de las velocidades efectivas locales en el ala debido a la circulación del vórtice. No sé cuál es su experiencia y, por lo tanto, no profundizaré más. Solo mencionaré que, si desea simplificar las cosas, la resistencia del perfil puede verse como la resistencia que tendría un perfil aerodinámico 2D, mientras que la resistencia inducida es una medida de la eficiencia de la geometría de un ala. En realidad, estos dos tipos de resistencia pueden interactuar fuertemente cuando la relación de aspecto de las alas es pequeña.
Por ejemplo, es bien sabido que las distribuciones de carga de expansión elíptica son óptimas (cuando el objetivo es la resistencia inducida). Esta 'carga elíptica' se puede reproducir si diseña un ala de i) cuerda constante con distribución elíptica de torsión, ii) distribución elíptica de cuerda con torsión constante, iii) una combinación de torsión y cuerda que da una distribución elíptica.
Lo que dice AIRBUS es que podemos variar la cuerda en vuelo para optimizar la carga y el momento de flexión de la raíz. Lo que realmente hacen, en términos simples, es optimizar la resistencia inducida y posiblemente el control, es decir, los controles de estabilidad y vuelo cambiando la distribución de cuerdas. Ahora, si cambia la inclinación, también optimizará la resistencia del perfil (porque la inclinación es una propiedad del perfil aerodinámico 2D) y la torsión (en el sentido de torsión aerodinámica). Para los aviones comerciales que vuelan en condiciones transónicas, esto significa que la inclinación se modifica para reducir la pérdida de resistencia por ondas de choque .
Aclaración : El giro aerodinámico se refiere a los cambios de inclinación a lo largo del tramo. A menudo es más eficiente cambiar la forma del perfil aerodinámico a lo largo del tramo en lugar de usar el mismo perfil aerodinámico en un ángulo diferente.
Si desea más detalles, por favor hágamelo saber.
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