¿Es la reducción de V1/VR (y la longitud de la pista requerida) la única razón para los flaps en el despegue?

He leído que algunos aviones (los ejemplos incluyen el Saab 340 y el Fokker 100) pueden realizar despegues sin flaps, siempre que haya suficiente pista disponible. También tengo entendido que, en términos de despegue del suelo, cualquier avión sería teóricamente capaz de hacerlo, siempre que hubiera una pista lo suficientemente larga (que no es el caso en la práctica).

Sin embargo, me preguntaba por qué aviones como el ATR-42/72 o el Dash-8 aún bajan sus flaps para despegar, incluso desde pistas de más de 3000 m/10 000 pies de largo. Al menos aquellos con los que he volado siempre hacían eso.

¿Hay alguna otra razón para los despegues sin flaps, incluso con pistas muy largas, para algunos modelos? Por ejemplo, ¿algo relacionado con la estabilidad de cabeceo/balanceo?

Los flaps durante el despegue dependen en gran medida del diseño individual y de varias condiciones. Los 737 usan rutinariamente cualquiera de los dos. Por ejemplo, una pista corta sin obstáculos debajo del ascenso usará flaps, mientras que una pista larga con obstáculos debajo del ascenso generalmente no usará flaps. Un Cessna172M (1973) usa flaps para pistas blandas [hierba] y no usa flaps para un despegue normal o de campo corto, este es un equilibrio entre la resistencia de las ruedas y la resistencia de los flaps, pero los modelos C172 más nuevos usan flaps para algunos despegues pavimentados debido a su diseño pequeño. Cambios y más potencia del motor.

Respuestas (7)

Para un avión diseñado para la eficiencia de crucero, es importante tener la menor resistencia aerodinámica posible.

Ver enlace ATR 72 :

El ala puede parecer inusualmente pequeña, pero está hecha para producir la sustentación necesaria a velocidad de crucero en su ángulo de ataque más eficiente, donde la relación sustentación/resistencia es más alta. Si el ala produjera demasiada sustentación para un vuelo nivelado a su velocidad de crucero, tendría que "recortarse" a un AOA más bajo, a expensas de una mayor resistencia, para una mayor tasa de consumo de combustible.

La contribución de la velocidad a la sustentación se describe en la ecuación de sustentación:

L = 1 2 C L ρ A V 2

con L siendo el ascensor, C L el coeficiente de sustentación, ρ la densidad del aire, A el área del ala, y V la velocidad de la aeronave.

El ATR 72 navega a 280 nudos. Para generar una sustentación adecuada a velocidades más bajas, tiene que aumentar peligrosamente su AOA o aumentar su coeficiente de sustentación agregando camber.

Bajar los flaps agrega camber, razón por la cual este avión lo hace, como parte de su procedimiento de despegue. Los ajustes de flaps más altos generalmente se evitan porque producen demasiada resistencia.

Ha habido muchas respuestas excelentes, gracias a todos, pero acepto esta porque abordaba específicamente la variación del modelo, que era una parte central de mi consulta.
Tu enlace solo va a los resultados de Google. ¿Fue eso intencional?
Sí, buenas fotos e información sobre el ATR72.

Una función de las aletas interiores comunes que no se discute a menudo es la gestión de puestos.

Algunos flaps no solo reducen la velocidad de pérdida, sino que aseguran que la raíz del ala se detenga mientras las puntas todavía están volando; esto evita que una entrada en pérdida incipiente se convierta en una entrada en pérdida a baja altitud si una ráfaga de viento o una maniobra no planificada empujan a la aeronave de "ascenso controlado" a "pérdida acelerada". Dado que las entradas en pérdida a baja altitud tienen una tasa de mortalidad muy alta, es importante evitar las entradas en pérdida, pero una "apenas una entrada en pérdida" aún puede recuperarse siempre que la aeronave entre en pérdida en línea recta .

Te desafío a diseñar un ala con flaps ranurados en el interior y sin flaps ni slats en el exterior. Ve y prueba las características del puesto: serán horribles. Es absolutamente necesario agregar slats fuera de borda para un buen puesto y una elevación más alta.
Mire cualquier avión ligero Cessna o Piper de los años 70. Ni un listón a la vista, los flaps solo están dentro de la ruptura cónica (en Cessna) o aproximadamente la mitad de la mitad del tramo (en Piper). Ninguna marca era conocida por sus malas características de puesto en el día.
Las aeronaves de ala recta pueden diseñarse para tener características de pérdida benignas con una cubeta de pérdida grande en la configuración limpia. Los aviones de ala en flecha son un asunto totalmente diferente; desviar flaps sin listones no ayudará con las características de pérdida.
@JZYL Eso se debe a que el barrido coloca la parte batida del ala por delante de la parte sin batir, en relación con el centro de masa. Cuando respondí esto, la pregunta no mencionaba modelos específicos o ala recta o en flecha.

Además de las velocidades de despegue reducidas, hay un par de razones por las que los aviones típicos de la Parte 25 no permiten el despegue sin flaps:

  1. Por lo general, hay un punto óptimo en los ajustes de flaps más bajos que generan la mejor pendiente de ascenso en V2 y, por lo general, no es con los flaps retraídos. Es típico ver varias configuraciones de flaps de despegue que se adaptan al mejor ascenso y al mejor campo .

  2. A menos que haya una razón de rendimiento, por ejemplo, el punto anterior, los fabricantes preferirían no agregar configuraciones de flaps extrañas para el despegue. Para certificar una configuración de flaps de despegue, sería necesario realizar un montón de pruebas de vuelo costosas/de alto riesgo, junto con toneladas de análisis y papeleo.

  3. Permitir el despegue sin flaps no parece tener sentido desde la perspectiva de la confiabilidad del despacho operativo. Por lo tanto, si no hay una mejora en el rendimiento, tampoco agregaría ningún valor a los operadores.

Además de las respuestas anteriores, podría argumentar que sí: siempre que tuviera una pista lo suficientemente larga, teóricamente podría realizar una carrera de despegue que lo acelere a una velocidad suficiente para despegar y permanecer en el aire sin flaps (y para este ejercicio supongamos que un A320 tiene una velocidad de flaps hacia arriba de 210 nudos, más o menos), pero no incluiría aspectos muy importantes en su análisis:

En primer lugar, a medida que avanza más rápido, la cantidad de pista que "consume" aumenta a un ritmo cada vez mayor. Un aumento de 50 nudos en la velocidad respecto al suelo cuando viaja a 80 nudos consume mucha menos pista (como en varios miles de pies menos) que un aumento teórico de 50 nudos cuando viaja a 160 nudos (incluso si la aceleración fuera lineal, lo cual no es , y tomó la misma cantidad de tiempo. Por lo tanto, las pistas más largas que generalmente se encuentran en los aeropuertos comerciales (alrededor de 14 a 15 mil pies) probablemente tendrían que estar en la vecindad de 40 a 50 mil pies para despegar sin flaps. un A320 cargado.

Pero, segundo: el tren de aterrizaje no está diseñado ni construido para soportar las tensiones de tales velocidades. Probablemente se desgastarían o incluso se dañarían/destruirían en una sola carrera de despegue y probablemente EverbodyDies™

Además, en tercer lugar (y probablemente lo más importante), los aviones se construyen específicamente para minimizar la cantidad de energía requerida para ponerlos en el aire y la física, siendo lo loco y sinvergüenza que tiende a ser, encontrará una manera de hacer esto aún más complicado al medio del efecto suelo. A medida que viaja más rápido por el suelo en un vehículo que está diseñado para volar y generar sustentación (o, visto de la manera opuesta, para generar la menor carga aerodinámica posible) tenderá a generar suficiente sustentación para separarse del suelo antes de lograr realmente la velocidad de flaps deseada y esto sería (y ha sido) fatal: la aeronave ascendería inicialmente un poco, tal vez 50 pies y luego perdería la sustentación provista por el efecto suelo... Te quedarías volando increíblemente rápido (digamos , por el bien del argumento, a 180 nudos), 50 pies sobre el suelo y de repente sin la capacidad de generar suficiente sustentación para permanecer en el aire (porque ahora está demasiado lejos del suelo para que el efecto suelo ejerza alguna influencia sobre su aeronave). Ahora caes en picado al suelo como un piano, destruyes tu tren de aterrizaje y dañas severamente la estructura de tu avión, te rompes y disparas en una enorme bola de llamas a 180 nudos (más de 200 millas por hora). Y sí, esto ha sucedido: hace 20 años, un Boeing 737 argentino inició su carrera de despegue sin flaps y mató a 65 personas al caer de nuevo en la pista tras perder la pequeña sustentación que le proporcionaba el efecto suelo... leer más sobre ese accidente Ahora caes en picado al suelo como un piano, destruyes tu tren de aterrizaje y dañas severamente la estructura de tu avión, te rompes y disparas en una enorme bola de llamas a 180 nudos (más de 200 millas por hora). Y sí, esto ha sucedido: hace 20 años, un Boeing 737 argentino inició su carrera de despegue sin flaps y mató a 65 personas al caer de nuevo en la pista tras perder la pequeña sustentación que le proporcionaba el efecto suelo... leer más sobre ese accidente Ahora caes en picado al suelo como un piano, destruyes tu tren de aterrizaje y dañas severamente la estructura de tu avión, te rompes y disparas en una enorme bola de llamas a 180 nudos (más de 200 millas por hora). Y sí, esto ha sucedido: hace 20 años, un Boeing 737 argentino inició su carrera de despegue sin flaps y mató a 65 personas al caer de nuevo en la pista tras perder la pequeña sustentación que le proporcionaba el efecto suelo... leer más sobre ese accidenteAQUÍ .

Al leer ese informe del accidente, la aeronave nunca despegó. Lo que tiene más sentido que su descripción: el efecto de suelo no hace una diferencia significativa en la velocidad de pérdida o el ángulo crítico de ataque, principalmente reduce la resistencia inducida. Cuando un avión puede volar en efecto suelo, pero no salir de él, tratar de salir de él no creará una entrada en pérdida abrupta, sino que hará que el avión comience a perder velocidad y regrese al efecto suelo (a menos que la columna de control se tire demasiado). duro, pero es ese tirón lo que causa el estancamiento, sin dejar el efecto suelo).
De hecho, el efecto suelo aumenta la sustentación a una velocidad y un ángulo de ataque dados. Entonces, para un ascensor dado, podría reducir la velocidad.
Independientemente del informe citado, la suposición de que el avión, al abandonar el efecto suelo, regresará suavemente a él si entra en pérdida fuera del efecto suelo, es bastante optimista... demasiadas no linealidades aquí... autoridad de la superficie de control, entrenamiento del piloto... más usted puede estar en regímenes de vuelo inestables o donde el vector de velocidad apunta de tal manera que el efecto suelo no será suficiente para la recuperación.
Nunca pensé en ese punto, ¡por supuesto que no quieres que el tren de aterrizaje vaya demasiado rápido! bueno
Son más los neumáticos que el tren de aterrizaje lo que tiene una velocidad límite en la mayoría de los aviones.
@Lnafziger muy cierto. De alguna manera fallé en afirmar eso, pero tienes toda la razón. La goma iría primero

Varias otras buenas respuestas, pero una razón por la que aún no he visto es la competencia del piloto. No desea que los pilotos solo practiquen la técnica de despegue y aterrizaje en campo corto en campos cortos reales, lo que puede ser raro dependiendo de las rutas que vuele un piloto determinado. Sin embargo , si usan esa técnica en cada despegue y aterrizaje, entonces sabrás que siempre serán competentes cuando realmente se necesiten.

En teoría, es posible hacer un despegue con flaps arriba si tiene una pista lo suficientemente larga, pero ¿por qué querría hacerlo? Un avión está diseñado para ser más eficiente en el aire, así que cuanto antes llegue allí, mejor.

La sustentación disponible para una aeronave es proporcional al área de las alas (y los flaps aumentan esa área); sin embargo, la resistencia que producen esas alas es proporcional al cuadrado de la velocidad aerodinámica, por lo que a velocidades bajas (es decir, a velocidades típicas de despegue ) extender un poco los flaps da mucha sustentación con relativamente poca resistencia adicional. Esa sustentación adicional significa que a) puedes escalar más fuerte, más rápido y antes, y b) puedes ir más lento antes de que te detengas y c) (como explicó Zeiss Ikon) si te detienes, será más controlable/recuperable. Al aterrizar, extender los flaps a velocidades de aterrizaje más altas significa a) aumentar la resistencia (reduciendo la velocidad) b) aumentar la sustentación (reduciendo el descenso) c) reducir la velocidad de pérdida (reduciendo la velocidad de aterrizaje) y d) hacer que las entradas en pérdida sean más manejables (hacer que el aterrizaje sea más seguro), lo cual, hay que admitirlo, es ganar, ganar,

Llantas. Normalmente, los neumáticos están sometidos a una tensión muy alta debido al compromiso entre los requisitos de rendimiento extremo y el bajo peso. Los neumáticos no son baratos . Al realizar un despegue a una velocidad superior a la necesaria, aumenta el desgaste de los neumáticos y provoca problemas en los neumáticos que simplemente no necesita provocar.

Sería una economía muy falsa ahorrar un poco en qué exactamente, ¿ciclomotores accionadores? y pagarlo en un mayor desgaste de neumáticos e incidentes de seguridad.