¿Es buena la flexión del ala?

He notado que las alas del 787 y A380 tienden a flexionarse mucho. ¿La flexión del ala ayuda a un avión de alguna manera?

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No flexionar sería algo malo. La flexión absorbe gran parte de las cargas en el ala. Mira la foto de arriba. Ahora imagina que las alas fueran rígidas. Imagine la estructura interna requerida para mantenerlos rígidos y cómo se distribuirían las cargas a través de la estructura.
Ver también esta pregunta
Me sorprende que ninguna de las respuestas hasta ahora discuta la fatiga cíclica. Cuando veo alas flexionadas, lo primero que pienso es ¿cuánto más se pueden doblar antes de romperse como un clip?
Mientras se flexione, no se rompe.
En este mundo, cualquier material físico que esté estresado se tensará (flexionará). Cuanto menor sea el módulo, mayor será la deformación. Presumiblemente, los ingenieros han determinado cuánto es aceptable sin afectar la función.

Respuestas (4)

Las alas del Boeing 787 son tan flexibles porque su material de fibra de carbono se puede estirar más, y la alta relación de aspecto de 11 magnificará este efecto. En vuelo las consecuencias son:

  • Menos sacudidas debido a las ráfagas, porque el ala amortiguará los cambios de carga de manera más efectiva.
  • Retraso en la respuesta de los alerones, porque el cambio de sustentación debido a la desviación del alerón primero doblará el ala antes de que comience a balancear la aeronave.

En el terreno una consecuencia es:

  • El ala puede tener menos espacio libre en la punta, porque se necesita menos diedro incorporado; el resto lo proporciona la elasticidad del ala en vuelo.

En general, la flexión del ala es como la suspensión de un automóvil. Cuesta un poco de rendimiento, pero ofrece una conducción mucho más suave.

@Dave: No estamos comparando bloques del mismo tamaño, sino estructuras hechas para soportar la misma carga. Y si observa christinedemerchant.com/carboncharacteristics.html , el compuesto de fibra de carbono es ~ 20 veces más fuerte que el aluminio. Si bien solo tiene un módulo elástico ~ 2.5 veces mayor. Los números de resistencia son por peso, mientras que el módulo elástico es por sección transversal, por lo que debe corregirse por la diferencia de densidad y las mejores aleaciones de aluminio utilizadas son probablemente mejores que las cifras enumeradas, pero aún indican que la diferencia de resistencia es mayor. que la diferencia en rigidez.
@Dave: Entonces, una estructura construida para soportar la misma carga puede ser más liviana que la diferencia en los módulos elásticos y, como resultado, se flexionará más. Eso es lo que significa “puede estirarse más”.
La fibra de carbono se dobla mucho más para la misma fuerza. Una regla general para la fibra de carbono es que cuando es lo suficientemente rígida como para que te sientas seguro (como una bicicleta, por ejemplo), es segura.
Mis disculpas, siempre tuve la impresión de que no se doblaba tanto (al menos desde mi experiencia con él). Eliminaré mi comentario para reflejar mi error.

Intentaré agregar sobre la respuesta de @PeterKampf. La flexibilidad es finalmente otro parámetro, cuando haces tu diseño permitiendo que tu avión sea flexible, estás introduciendo una nueva variable. Como en todos los problemas de optimización, agregar nuevos parámetros (inteligentes) le permite crear un diseño más optimizado.

Solo tomando el ejemplo proporcionado por @PeterKampf, si el avión tiembla menos debido a las ráfagas, el requisito sobre la aerodinámica/estructura de la respuesta a las ráfagas se logra más fácilmente. Eso hace que la relajación en algunas zonas de la estructura sea más ligera. Por lo tanto, aunque existe un costo potencial en el rendimiento aerodinámico, podría generar ahorros en combustible ya que el avión será más liviano para la misma respuesta de ráfaga.

También hay un efecto que no se ve en la imagen, que es la flexión que produce la sustentación, pero también la sustentación está produciendo cambering , que también puede ser aprovechado por el ala para tener un diseño más optimizado.

En el caso del 787, su flexibilidad no era un parámetro de diseño libre, sino la consecuencia del material, el bajo grosor del perfil aerodinámico para volar a Mach 0,85 y el alto alargamiento. Y que yo sepa, la combadura solo se manifiesta en las alas de un ala delta: aquí la cubierta es lo suficientemente flexible como para ser extraída por succión aerodinámica.
La flexibilidad es un parámetro.... y la decisión es usar ese material y reducir el grosor del perfil aerodinámico. Es al revés arpund.
¿Honestamente cree que se seleccionó la fibra de carbono porque produce alas más flexibles? ¿O fue seleccionado porque se aceptó su menor masa y mayor flexibilidad?
Aquí decimos lo mismo... el diseño tradicional evitaba la flexibilidad, para aceptar la flexibilidad se obtenía a cambio un beneficio en peso. Mi punto es que agregamos otro parámetro o eliminamos una restricción. Haciendo el avión más flexible. Estamos discutiendo si permitir la flexibilidad desde el punto de vista aerodinámico fue el habilitador o si un nuevo material ejerció presión sobre la aerodinámica para aceptar el material. Es cuestión de huevo de gallina. Son ambos
@PeterKämpf podrían haber cambiado los parámetros de los paneles y puntales de las alas para hacerlos más rígidos, pero no lo hicieron para evitar sobrecargar el material.
¿Puede explicar con un poco más de detalle lo que quiere decir con "el ascensor está produciendo cambering"? No es obvio para mí que esto sea así.

Para agregar a las otras respuestas, un ala rígida es un ala pesada. Si se puede permitir la flexión, entonces el ala se puede hacer más ligera. Flex aumenta los riesgos de cosas como el agrietamiento por fatiga (metal), la delaminación (compuesto), la tensión excesiva y las sorpresas aerodinámicas, pero si todo esto está permitido en el diseño, entonces el avión será más liviano y tendrá un mejor rango de carga útil que el ala rígida equivalente.

Wing flex es también para aumentar la aerodinámica del avión. Las flexiones de las alas producen más sustentación debido a su flexibilidad, que en realidad permite generar más sustentación. Wing flex actúa como aletas pero no lo es, las alas flexionadas también pueden soportar miles de libras y levantarlas con facilidad debido a la sustentación que genera. Es por eso que el Boeing 787 no necesita flaps extendidos a la curva requerida para el despegue debido a la curvatura y flexión del ala.

Bienvenido a aviación.se. ¿Puedo preguntarte si tienes alguna fuente de lo que escribiste? ¡gracias!
No tengo fuente, es solo conocimiento puro sobre la aerodinámica del avión y cómo ayuda a un avión a producir sustentación.
Entonces, ¿respaldaría este conocimiento con una explicación sobre cómo exactamente una curvatura transversal realiza la misma tarea que una extensión de aletas?
Desafortunadamente, no puedo encontrar ninguna evidencia de que su declaración sea cierta y sea contraria a todo lo que sé sobre aerodinámica.
¿Es buena la flexión del ala?
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