¿Por qué las alas de algunos aviones cambian de ancho?

Bueno, sí, alas más grandes para proporcionar una mejor sustentación, pero también producen más resistencia inducida en el proceso.

Las alas de un avión comercial están optimizadas para cruceros en vuelo transónico y subsónico alto, donde un ala esbelta y en flecha funciona bien. Si bien esto es excelente para el vuelo de crucero, la contrapartida es que este estilo de ala requiere una velocidad de aproximación muy alta para los aterrizajes, lo que a su vez requiere pistas muy largas para acelerar el avión y alcanzar la velocidad de rotación para el despegue o para desacelerar el avión una vez. ha aterrizado.

The Boeing Company abordó con éxito estos problemas a principios de 1960 con el desarrollo del avión 727 como avión comercial regional. Hizo uso de un tipo de flaps llamados flaps Fowler (ver Fig. 1) en concierto con extensiones de borde de ataque. Flautas de cazador. Estos estilos de flaps consisten en una serie de segmentos unidos a rieles o enlaces de soporte que corren a lo largo de la cuerda, lo que permite que los segmentos de los flaps se extiendan y retraigan al rodar a lo largo de dichos rieles.

Fig. 1. Instalación típica de flaps Fowler

Cuando se despliegan, dan el efecto de cambiar la forma del perfil aerodinámico de un perfil aerodinámico delgado y ligeramente curvado a un perfil aerodinámico ancho con una gran curvatura. Los flaps Fowler tienen una ventaja adicional en el sentido de que el despliegue parcial crea un gran aumento en la sustentación con una resistencia adicional limitada, muy útil para el despegue, mientras que cuando están completamente desplegados crean mucha resistencia además de una mayor sustentación.

Las alas más grandes también producen más resistencia. En cambio, volar más rápido (en crucero) produce la sustentación requerida.

Para cualquier objeto dado, cuanto más grande es, más arrastre produce.

Dado que un avión pasa la mayor parte de su tiempo en crucero, las alas están diseñadas con una relación sustentación-resistencia que se adapta al crucero.

Para vuelos lentos (despegues y aterrizajes), se utilizan dispositivos de gran sustentación , vienen en muchos sabores.

Los flaps son una forma de cambiar la forma del ala para que pueda proporcionar más sustentación a velocidades más bajas y ángulos de ataque más altos. Esto es importante tanto en el despegue como, especialmente, en el aterrizaje, donde la aeronave se mueve con relativa lentitud.

La compensación es que las aletas aumentan drásticamente la resistencia.

Tenga en cuenta que los aviones comerciales pasan la mayor parte de su tiempo de vuelo navegando, más o menos, a velocidad y altitud constantes. En crucero, no tiene valor "más" sustentación, necesitan exactamente suficiente sustentación para soportar su peso a una velocidad de crucero eficiente. Por lo tanto, la forma del ala está diseñada para hacer esto con la mínima resistencia posible.

Los flaps aumentan la sustentación a baja velocidad para que la aeronave aún tenga suficiente sustentación para soportar su propio peso cuando se aproxima para aterrizar sin necesidad de viajar a una velocidad que dificultaría el aterrizaje seguro y requeriría una pista muy larga para reducir la velocidad después del aterrizaje.

La configuración de "flaps up" representa la forma de la base del ala. Esta es la forma diseñada para producir las características de vuelo previstas, incluida la sustentación requerida con un arrastre mínimo en las condiciones de vuelo de crucero diseñadas para la aeronave (velocidad aerodinámica/altitud).

El despegue y el aterrizaje se realizan mejor a las velocidades más bajas que son prácticamente alcanzables (las distancias de despegue y aterrizaje aumentan dramáticamente y de forma no lineal con la velocidad). Las configuraciones de "aletas hacia abajo" (nótese el plural) aumentan el área efectiva del ala, pero también cambian su perfil. Las aletas extendidas aumentan la sustentación pero también aumentan la resistencia. La mayoría de los aviones tienen múltiples configuraciones de flaps, lo que proporciona una progresión entre "limpio" (flaps arriba) y flaps completos. Los flaps completos solo se usan para aterrizar donde se desea una gran resistencia porque ayuda a reducir la velocidad del avión después del aterrizaje. Los ajustes intermedios se utilizan para el despegue porque ayudan a la sustentación con una penalización de arrastre mínima y se utilizan en las primeras etapas de la aproximación a medida que la aeronave reduce la velocidad.

Los flaps no solo agrandan el ala. La mayoría de los diseños de solapas dejan espacios cuando se extienden por completo o en su mayor parte. Estos espacios permiten que parte del aire de debajo del ala fluya hacia arriba a través del espacio y se una al aire que se mueve sobre la parte superior del ala. Esto ayuda a que el flujo de aire permanezca "unido" a la superficie superior de la aleta. Sin esta característica, el aire en la superficie superior puede "desprenderse", volverse turbulento y ya no ayudar a la elevación.