Avion Rapido
 


 

 

Avion Rapido

El avion veloz presenta sus propios problemas. El avion bombardero norteamericano XB-70 Valkyrie que poseía estabilizadores delanteros tipo canard, fue diseñado para hacer uso de "sustentación por compresión" provocada comprimiendo el flujo detrás de las ondas de choque debajo del ala.

Avion Rapido
A velocidades supersónicas, el aire se ve forzado a fluir debajo del ala entre los extremos del ala inclinados hacia abajo y la gran caja que contiene los seis motores. A velocidades subsónicas, los extremos de las alas (que estaban articulados) eran elevados a su posición normal.
El avion XB-70 fue uno de los primeros aviones modernos que contó con dos derivas. En la década de 1930 los diseñadores adjudicaban con frecuencia a los aviones dos o más planos de deriva, a veces con la función de emplazar las aletas y los timones de dirección en la corriente de aire proveniente de los motores montadas sobre las alas.
Es muy frecuente que, por razones estructurales o aerodinámicas, el plano horizontal se monta en lo alto del plano vertical dando origen a la así denominada cola en forma de T.
La mayoría de los aviones con dos estabilizadores verticales son cazas de superioridad, habiendo sido el primero el Mikoyan MiG-25. Dos planos de cola verticales pueden brindar un mejor poder de maniobra, especialmente a altos ángulos de ataque durante un combate aéreo cerrado. Asimismo, también brindan una cierta medida de duplicidad (en el McDonnell Douglas F-15 Eagle, cada deriva vertical por sí sola puede controlar el avion) y disminuyen la altura total.
Existe otro rasgo fundamental de los últimos cazas de superioridad: una larga aleta delantera, extensión de la raíz alar que tiene un borde aguzado para una fuerte turbulencia a elevados ángulos de ataque e incrementar la sustentación y mejorar el control. Una característica parecida puede observarse en el transporte supersónico anglo-francés Concordé.

La sustentación de un ala es proporcional a su perfil (el perfil del corte transversal o el corte de la superficie de sustentación), a su superficie y al cuadrado de la velocidad del aire. Por lo tanto la sustentación a 200 km/hora no será el doble de la sustentación a 100 km/hora sino cuatro veces esa cifra. También depende de su emplazamiento respecto del flujo de aire, o ángulo de ataque.
La mayor parte de las alas deben ser orientadas ligeramente hacia un ángulo de ataque negativo (morro hacia abajo) antes de que proporcionen ninguna sustentación. En un ángulo negativo más pronunciado proporcionarán una sustentación negativa, o sea, una fuerza descendente; esta es la configuración característica cuando el avion rapido realiza un vuelo invertido.

Durante los primeros tiempos de la aviación, la entrada en pérdida era fatal. Era capaz de conducir a una barrena plana, condición en la que el avion se precipita a tierra en espiral, con pérdida total del control.
Más o menos en el año 1920, Frederick Handley Page perfeccionó un dispositivo que retardaba la entrada en pérdida; para ello, agregó una pequeña aleta auxiliar (Winglet) al ala, denominada slat, delante del borde de ataque alar. En un ángulo de ataque alto, la sustentación ejercida sobre el slat le apartaba del ala principal deslizándola sobre sus articulaciones de sujeción, abriendo una brecha denominada ranura o "slot" (otros tipos de ala llevan ranuras fijas, integradas en la propia estructura). El aire era conducido por la ranura para mantener su flujo a través del extradós, y de este modo la entrada en pérdida era retardada hacia un ángulo todavía más extremo. En los aviones modernos y rapidos el slat es frecuentemente muy largo y fuerte, y en vez de abrirse automáticamente, es controlado mediante hileras de martinetes hidráulicos.
Acontese con frecuencia que los aviones supersónicos con alas que son muy largas desde el borde de ataque al de fuga pero cuya envergadura es reducida, o sea con bajo alargamiento alar, no siguen el comportamiento normal cuando el ángulo de ataque aumenta. Cuando el ángulo alcanza aproximadamente los 20°, en cuyo momento las alas comunes hubiesen entrado en pérdida, la sustentación alcanza un máximo y no se produce ninguna entrada en pérdida.
Si tiene potencia suficiente puede seguir su vuelo en ángulos tan elevados como de 60°, con el morro apuntando hacia arriba. La resistencia al avance es extremadamente alta, pero la sustentación es todavía igual al peso y el vuelo puede continuar.

Flaps para un avion rapido

Avion RapidoAntes de que se inventaran los slats, las alas habían sido equipadas con flaps. Al principio estos eran simples superficies abisagradas. El flap simple es precisamente una sección articulada del borde de fuga que puede ser bajada antes del aterrizaje para incrementar la sustentación y la resistencia al avance. El flap separado está articulado sólo en el intradós del borde de fuga del avion rapido. Este tipo también aumenta la resistencia al avance pero no incrementa en demasía la sustentación. Estos dos tipos de flaps necesitan una fuerza considerable para poderlos operar porque deben ser empujados hacia abajo contra el flujo del aire, no obstante, en aeroplanos pequeños y relativamente lentos un piloto puede normalmente empujarlos hacia abajo valiéndose de una palanca manual unida al flap mediante un sistema de articulación.
En 1935 los aviones eran más grandes y rápidos, y desde entonces los flaps han sido controlados mecánicamente. Desde este momento comenzaron a emplearse un número creciente de flaps cada vez más eficaces. El principio del slat en el que el flujo de aire es acelerado a través de una estrecha ranura, es aplicado en el flap ranurado, en el que el borde de ataque del flap bajado deja una ranura bajo de la sección trasera y aerodinámica del ala. El aire que fluye por la ranura sigue la superficie superior del flap, mientras que con el flap simple, sencillamente se interrumpía el flujo (o sea, el flap simple determina una entrada en pérdida cuando se procede a bajarlo). El flap ranurado puede, por tanto, proporcionar una sustentación mas grande.

El próximo paso era obvio: por el año 1944 entró en servicio el primer avion rapido equipado con un flap de doble ranura, y en el Boeing 727 del año 1962, se utilizó un flap de triple ranura. Este flap puede brindar una sustentación muy alta, y esto permite al avión aterrizar con relativa lentitud a pesar de tener un ala pequeña, altamente cargada, y de delgada sección.
Otros tipos de flaps son, por ejemplo, los de la doble ala de Junkers (virtualmente una estrecha ala auxiliar instalada detrás del ala principal mediante soportes); los Youngman (un ala auxiliar màs grande que podía ser inclinada positivamente para aumentar la sustentación y la resistencia al avance durante el aterrizaje, o inclinada negativamente para actuar como aerofreno y capacitar al avión rapido para el bombardeo en picado); y también el tipo Fowler que, aunque normalmente de una sola superficie, determinó un avance fundamental por el hecho de que no estaba precisamente articulado en el ala sino montado sobre carriles-guía y proyectado por detrás del borde de fuga. El movimiento inicial del Fowler era hacia atrás, aumentando la superficie alar del avion. A medida que el flap continuaba extendiéndose su ángulo aumentaba progresivamente, de modo tal que el recorrido final de su acción no aportaba mucha sustentación pero sí una gran resistencia al avance.

Los modernos flaps, que normalmente son de doble ranura o Fowler compensados (Fowler con una escisión auxiliar o un flap simple en el borde de fuga del flap principal), se deslizan mediante rodamientos que corren a lo largo de resistentes carriles de acero forjado o titanio. A veces se necesitan muchos caballos de potencia para gobernar los grandes flaps y el sistema de actuación más simple consiste en un eje transversal libre situado dentro del ala y que controla todas las secciones del flap mediante cajas de engranajes con cojinetes de bolas cónicos y martinetes de rosca. Los poderosos flaps de este tipo se encuentran frecuentemente asociados a los sistemas del borde de ataque, controlados por ejes hidráulicos transversales similares, propulsados automáticamente, de modo que las superficies de los bordes de ataque y fuga operen juntas. A veces, el borde de ataque simplemente "se inclina" articulándose hacia abajo cuando los flaps están bajados en el avion. Con frecuencia se usan grandes slats mientras que algunos aviones cuentan con flaps en el borde de ataque como el de tipo Krüger, abisagrado a las articulaciones y que son extendidos hacia fuera y adelante para proporcionar un borde de ataque poderoso, enhiesto, de gran sustentación en vez de la afilada superficie que tienen los vuelos de alta velocidad.
Boeing y Airbus Industrie emplean un refinamiento todavía mayor: el Krüger de doble curvatura, cuyo perfil se cambia a medida que va extendiéndose.

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