¿Por qué los Flaps de borde de ataque (LEF) crean sustentación mientras descienden a velocidades lentas, pero disminuyen la sustentación mientras descienden a velocidades más altas?

Al despegar o aterrizar, tanto los LEF como los flaps de borde de salida (TEF) para aviones de combate están en la posición hacia abajo para proporcionar más sustentación. Sin embargo, al volar a velocidades más altas (digamos 500-600 nudos), el LEF izquierdo hacia abajo y el LEF derecho hacia arriba hacen que la aeronave gire hacia la izquierda.

Mi teoría personal es que la forma dominante de resistencia (inducida) a bajas velocidades significa que el aumento de la inclinación proporciona más sustentación aunque disminuye ligeramente el ángulo de ataque (lo cual es bueno si estás cerca del ángulo de pérdida del ala). Sin embargo, a velocidades aerodinámicas más altas, la ligera disminución del ángulo de ataque causada por el LEF descendente y también la mayor resistencia parásita provocan la disminución de la sustentación del ala.

¿Se sostiene esta teoría? ¿O hay algo más que no estoy considerando?

Arrastrar es arrastrar, deshazte de él tan pronto como no sea necesario. Incluso en mi 'pequeño' Cessna Cardinal, con 180 HP, los flaps se retraen tan pronto como el beneficio de la sustentación a baja velocidad es superado por la suficiente sustentación generada por una mayor velocidad de ascenso/crucero. Eso es solo 10 grados en el despegue, solo para ayudar a superar las obstrucciones. Después de que son sólo arrastrar. Vuelva a bajar para aterrizar para obtener más sustentación a velocidades más bajas, hasta 30 grados para tocar tierra.
1. No conozco NINGÚN avión de combate con Flaps de vanguardia. Slats sí, pero Flaps no.
2. >>el LEF izquierdo hacia abajo y el LEF derecho hacia arriba hacen que la aeronave gire hacia la izquierda<< Esto NUNCA sucede. Los dispositivos de vanguardia siempre se mueven simétricamente.
@RAC F-16, F-18, por nombrar un par. Tal vez debería haber formulado la pregunta de otra manera. Digamos, por ejemplo, que el LEF izquierdo de un F-16 se atasca en la posición hacia abajo... El avión tendrá una tendencia de balanceo hacia la izquierda durante el resto del vuelo porque el ala izquierda ahora produce menos sustentación. ¿Por qué, entonces, colocamos los LEF en la posición hacia abajo cuando nos preparamos para aterrizar? ¿Es para aumentar la inclinación para permitir que la aeronave mantenga el mismo ángulo de ataque del ala a velocidades más bajas sin entrar en pérdida?
Re "Sin embargo, cuando se vuela a velocidades más altas (digamos 500-600 nudos), el LEF izquierdo que baja y el LEF derecho que sube hacen que la aeronave gire a la izquierda". -- la pregunta se beneficiaría de una explicación de cómo sabe que esto es cierto. ¿Experiencia personal? fuentes externas? No digo que sea inverosímil, pero a algunos de nosotros nos gustaría saber cómo sabes que esto es cierto. Pero, ¿no tiene sentido que con un AoA bajo, el flap LE actúe como un alerón montado en la parte delantera?
Echa un vistazo a esta pregunta . En general, el ala por sí sola es mejor para generar la mayor sustentación por arrastre, por lo que en el momento en que ya no necesite la sustentación adicional, cierre todos los dispositivos de sustentación alta para maximizar la sustentación sobre la resistencia.

Respuestas (5)

Los flaps de borde de ataque, también conocidos como slats, en realidad no crean sustentación. El efecto sobre el coeficiente de sustentación es menor (menos del 10% en general) pero ayudan a aumentar el ángulo de ataque de pérdida. En resumen, los flaps crean sustentación al aumentar el área de superficie y la inclinación del perfil, mientras que los slats posponen la entrada en pérdida y permiten un AOA más alto al reducir la caída de presión alrededor del borde de ataque. Esto aumenta la sustentación máxima teórica al aumentar el AOA de pérdida, pero no cambia mucho el coeficiente de sustentación.

Los slats están diseñados para funcionar con un AOA alto por diseño; a mayor velocidad, su AOA es muy pequeño; por lo tanto, el slat no funciona correctamente, lo que interrumpe el flujo en el lado de succión del viento y reduce el AOA real, lo que reduce la sustentación de esa ala en particular. mientras que simultáneamente aumenta la resistencia.

"Aletas de borde de ataque, también conocidas como listones": los LEF y los listones son muy diferentes. // "interrumpiendo el flujo en el lado de succión" -- ¿el despliegue hacia arriba no causaría más interrupciones en el lado de succión (respecto al ejemplo de giro de Q)?

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Este sitio tiene información sobre lo que hacen los bordes delantero y trasero del F-16 durante el vuelo, simétricamente. Podemos ver que a altas velocidades el ala es recta: tiene un ángulo de ataque bajo y a altas velocidades la resistencia debe ser baja.

Cuando AoA es alto, necesita que los slats se desvíen, mientras que a bajas velocidades los flaps también se desvían. La configuración de Aproximación funciona como un ala delgada con gran camber.

La única razón que se me ocurre es el ángulo de ataque. A baja velocidad, el ángulo de ataque es mayor, por lo que incluso la sección de caída hacia abajo termina con un AoA positivo, creando sustentación. A alta velocidad, es más bajo, lo que hace que la sección descendente tenga un AoA negativo y, por lo tanto, cree una sustentación negativa.

Ahora, ¿por qué tenemos este dispositivo en primer lugar entonces? (Al menos en parte) Porque una curva gradual, en lugar de una placa plana, produce menos arrastre y un comportamiento de pérdida más seguro .

Cuando los flaps (slats) del borde de ataque bajan, reducen el ángulo de ataque efectivo, pero permiten aumentar más levantando el morro. Entonces

  • Cuando se despliega hacia abajo simétricamente, el avión puede volar más lento aumentando el ángulo de ataque, asumiendo una actitud de morro más alta de lo que de otro modo podría mantener para la misma trayectoria de vuelo.
  • Cuando se despliega asimétricamente, la disminución del ángulo de ataque efectivo en el lado donde está hacia abajo significa que la sustentación general disminuye allí, aunque el aumento en la inclinación aumenta un poco el coeficiente de sustentación, por lo que la disminución es menor que si se girara todo el ala, y aumenta en el lado donde está arriba, aunque nuevamente la inclinación negativa reduce un poco el coeficiente de sustentación. Eso significa que no es tan eficiente como usar los dispositivos de borde de fuga (alerones) donde el cambio de inclinación funciona en la misma dirección que el cambio de ángulo de ataque efectivo.
Como ejemplo del mundo real de LEF diferenciales (DLEF) como las usa el F/A-18E/F: el rango de LEF es -5° (es decir, hacia arriba) y +34°, y en ciertos regímenes se usan de manera diferencial para rodar, ¿qué es conocido en algunos lit. como LEF de maniobra.

Los LEF (bordes de ataque frente a las alas) bajan simétricamente, hay un sistema de freno de asimetría incorporado para evitar esa desviación asimétrica si se detecta una diferencia de más de unos pocos grados (5 grados), inmediatamente. Flaps o flaperones desde el borde trasero de las alas hacen eso y algunos jets tienen estabilizadores que se mueven como tijeras para hacer esto. A menor velocidad, la cantidad de ángulo de ataque es enorme y esto proporciona sustentación. A alta velocidad, el ángulo de ataque es pequeño y las LEF en la posición hacia abajo crean una resistencia mayor que los valores normales porque el flujo de aire es tangente y no está en línea con el ángulo de deflexión de los bordes de ataque.

Sugerencia: elimine la oración "No rueda si los LEF son asimétricos". No parece agregar nada, y es potencialmente confuso. Si los LEF fueran asimétricos, muy bien podría rodar.
Son simétricos en el F-16, pero no en el F/A-18, por ejemplo.
Cierto cuando haces rodar el F-18 SuperHornet. Supongo que es válido para el legado de Hornet.
¿Por qué los Flaps de borde de ataque (LEF) crean sustentación mientras descienden a velocidades lentas, pero disminuyen la sustentación mientras descienden a velocidades más altas?
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