Tema 4 Diseño Del Ala

7/25/2019 Tema 4 Diseo Del Ala

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Tema 4:

Diseo del Ala


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Tema 4: Diseo del Ala

1. Fundamentos d el diseo del ala

1.1. Consideraciones generales de diseo

1.2. Actuaciones del avin

1.3. Cualidades de vuelo

1.4. Diseo es tructural

2. Perfiles

2.1. Geom etra de un perfil alar

2.1.1. Principales parmetros

2.2. Perfiles NACA

2.3. Comportamiento de un perfil alar

2.4. Diseo de un perfil alar

2.4.1. Mtodo directo

2.4.2. Mtodo inverso

2.5. Propiedades de perfiles en subs nico alto

2.6. Propiedades de pe rfiles ante la prdida


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3. Posicin vertical y longitudinal del ala

4. Parmetros geomtricos del ala

4.1. Forma en planta

4.2. Flecha

4.3. Alargamiento

4.4. Espesor y perfil

4.5. Torsin

4.6. Diedro

4.7.

ingtips devices

,

fillets

,

5. Dispositivos hipersustentadores y superficies de mando

5.1. Dispositivos sustentadores

5.1.1. Dispositivos sustentadores de borde de salida

5.1.2. Dispositivos sustentadores de borde de ataque

5.1.3. Eleccin y dimensionado de dispositivos sustentadores

5.2. Superficies de m ando



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6. Alas en rgimen sup ersnico

6.1. Perfiles de

sustentacin supersnicos

6.2. Alas con flecha

7. Nomenclatura



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El ala es el principal elemento sustentador del avin. Su diseo requiere una gran inversinen recursos y horas de trabajo y es determinante para las actuaciones del avin y muchas desus partes.

Existe una gran variabilidad en el diseo de las alas, aunque aviones de una misma categora

suelen usar alas similares.

Las principales misiones de las alas son:

Generar sustentacin.

Generar fuerzas para las maniobres del avin.

Albergar combustible.

Albergar equipos como el tren de aterrizaje, armamento o depsitos adicionales.

1. Fundam entos del diseo del ala


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Los requisitos bsicos del diseo del ala estn relacionados con:

Consideraciones generales de diseo.

Actuaciones del avin.

Cualidades de vuelo.

Diseo estructural.

1. Fundamentos del diseo del ala Cont.)


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La configuracin general del avin fija un conjunto de parmetros decisivos para eldesarrollo posterior del proyecto.

El diseo del ala, en esta primera etapa, se centrar en la seleccin de ciertos parmetrosgeomtricos y de posicin.

1.1. Consideraciones generales de diseo


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El ala afectar a las actuaciones del avin mediante:

Comportamiento aerodinmico:

Polar.

Eficiencia aerodinmica.

Geometra del ala:

Parmetros geomtricos.

Forma en planta.

Perfiles.

Carga alar.

!e, CD0, E , CL,Max, A, Wto/SW"

1.2. Actuaciones de l avin


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Comportamiento frente a rfagas:

Modelo de la rfaga instantnea:

Hiptesis: el !n aparece instantneamente.

Validez del modelo slo para torbellinos muy pequeos.

n ~ (W / SW)-1

Modelo de la rfaga instantnea equivalente:

Se aplica un factor de atenuacin de rfaga.

Al aumentar la carga alar se tiende al modelo de la rfaga instantnea.

n ~ kg#$ninst

1.3. Cualidades de vuelo


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Comportamiento frente a la entrada en prdida:

Estudio complicado del fenmeno de la entrada en prdida.

Normas FAR/JAR 25.201 a FAR/JAR 25.207recogen los requisitos de comportamientode los aviones de transporte ante la prdida.

Objetivo: minimizar las posibilidades de entrar inadvertiblemente en prdida yasegurar la recuperacin del avin si eso sucede.

La normativa exige:Comportamiento del avin ante la prdida a picar.

Que durante la recuperacin hasta la actitud de vuelo normal sea posible evitarngulos de balance y picado de 20.

Se requiere aviso (natural o artificial) para un ngulo de ataque cercano al de laentrada en prdida.

Prdida caracterizada por:

Velocidad de entrada en prdida.Inicio y progresin sobre el ala.

Interaccin con el estabilizador horizontal.

1.3. Cua lidades de vuelo Cont.)


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Gran influencia de las operaciones y del rgimen de vuelo.

Subsnico bajo: especial atencin en la ptima transmisin de las cargas introducidaspor los principales elementos del ala sobre la estructura primaria.

Subsnico alto: precaucin ante la aparicin de cargas derivadas de efectosaeroelsticos (flameo, inversin de alerones,).

Los requisitos operacionales pueden obligar a buscar soluciones estructurales noconvencionales (carga de armas, ala de geometra variable,).

1.4. Diseo es tructural


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2. Perfiles

Los primeros estudios serios de perfiles aerodinmicos datan de finales del siglo XIX.

H. F. Philips, 1884

Otto Lilienthal, 1894

Hermanos Wright, 1908

Perfiles exitosos como el Clark Y y Gottingen 398 fueron utilizadas como base para unafamilia de las secciones probadas por

el N.A.C.A. en los aos 20.

Actualmente se usan perfiles muy espe-cficos, dependiendo mucho del rgimende vuelo y de los requisitos del avin.


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2.1. Geom etra de un perfil alar

La geometra de un perfil alar se puede caracterizar por las coordenadas de las superficiessuperior e inferior.


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2.1.1. Principales parmetros

Borde de ataqueLeading edge

Borde de salidaTrailing edge

Curvatura mximaMaximum camber

Lnea de curvatura mediaMean of camber line

Espesor mximoMaximum thikness

Cuerda / Chord

Lnea de referenciaReference line

Borde de ataque y de salida: puntos ms adelantado y ms atrasado del perfil.

Extrads e intrads: superficies superior e inferior, respectivamente, comprendidas entre elborde de ataque y el de salida.

Cuerda: lnea recta que une los bordes de ataque y de salida.

Lnea de curvatura media: lugar geomtrico de los puntos que equidistan del extrads y del

intrads en sentido perpendicular a la cuerda.


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2.2. Perfiles NAC A

Gran parte del trabajo de tabulacin de caractersticas aerodinmicas de perfiles ha sidodesarrollado por el National Advisory Committee for Aeronautics(N.A.C.A.), antecesora de laNational Aeronautics and Space Administration(NA.S.A.).


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2.2. Perfiles NACA Cont.)

NACA-Cuatro cifras:

1 cifra: mxima flecha de la lnea de curvatura media, en % de la cuerda.

2 cifra: distancia desde el borde de ataque hasta la posicin de la mxima flecha de lalnea de curvatura media, en 1/10 de la cuerda.

3 y 4 cifras: espesor mximo, en % de la cuerda (espesor relativo), situado en 0.3c.

*La lnea media (curvatura) del perfil esta dada por dos parbolas tangentes en el punto

de mxima lnea meda.

NACA-Cinco cifras:

1 cifra: valor del coeficiente de sustentacin ideal de la curvatura del perfil multiplicadopor 3 y dividido por 20.

2 y 3 cifra: doble de la posicin de la mxima flecha de la lnea media (curvatura), en %de la cuerda.

4 y 5 cifra: espesor mximo, en % de la cuerda (espesor relativo), situado en 0.3c.

*La curvatura se obtiene mediante una parbola cbica empalmada a una lnea recta que

llega hasta el borde de salida.


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2.2. Perfiles NACA Cont.)

Modificaciones NACA-Cuatro cifras y NACA-Cinco cifras:

Se aaden dos cifras mas a la nomenclatura bsica de cuatro o cinco cifras cuyosignificado es el siguiente:

1 cifra: indica el radio de curvatura de la distribucin de espesores (redondez) enel borde de ataque, con una escala entre O y 8, tal que el numero 6 indica el perfil nomodificado y el 0 un borde afilado.

2 cifra: indica la posicin del mximo espesor en dcimas de la cuerda, de talforma, que ya no esta localizado en 0.3c.

Otros perfiles NACA:

Existen otras tabulaciones realizadas por NACA (NACA-1 o NACA-6) en las que ladistribucin de espesores aparece en forma tabulada y la lnea media del perfil

(curvatura) da una distribucin especial de coeficiente local de sustentacin.


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2.3. Comportam iento de un perfil alar

El comportamiento aerodinmico de los perfiles del ala se puede entender estudiando ladistribucin de la presin sobre la superficie de sustentacin.

Gradiente de presin favorable,flujo laminar

Punto de mnima presin

y mxima velocidad

Gradiente de presin adverso,transicin a flujo turbulento y

posible separacin

La presin en el borde de salida determinala magnitud del gradiente adverso


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2.3. Com portam iento de un perfil alar Cont.)

Al aumentar la alfa, elpico de succin del BAse magnifica ms aun.


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2.3. Com portam iento de un perfil alar Cont.)

Las principales caractersticas aerodinmicas del perfil se parametrizan mediante lossiguientes coeficientes adimensionales, que dependen del ngulo de ataque, Mach de vuelo ynmero de Reynolds:

Plots del programa Xfoil


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2.4. Diseo de un perfil alar

El diseo de los perfiles se basa en el conocimiento de las caractersticas de la capa lmite yde la relacin entre la geometra y la distribucin de la presin.

El diseo puede perseguir objetivos muy variados y suele tener que satisfacer requerimientosmuy especficos.

Existen dos acercamientos posibles al disear una superficie sustentadora:

Uso de perfiles existentes.Diseo de perfiles especficos para dicha superficie:

Mtodo de diseo directo.

Mtodo de diseo inverso.

Lo bueno es que hay muchos ensayos reales sobre estos.

A da de hoy las herramientas de diseo deperfiles y clculo de prestaciones nos permitendisear fcilmente estos perfiles por ordenador.

Se disean dos o tres perfiles por ala de avin


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2.4.1. Mtodo directo

En el mtodo directo se obtiene las presiones alrededor del perfil a travs de la forma que stetiene.

Permite analizar las caractersticas aerodinmicas de un perfil conocido

Se conoce:Zp (x) W (x,0) U (x,0)

Se obtiene:Cp (x,0)derivacin ecuacinintegral

Proceso estudiado en la asignatura de Aerodinmica.


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2.4.2. Mtodo inverso

En el mtodo inverso se obtiene la forma que debe tener el perfil para que tenga unaspresiones dadas.

Permite disear perfiles a partir de unos requerimientos aerodinmicos.

Se obtiene:Zp (x)W (x,0)U (x,0)

Se conoce:Cp (x,0) integracinintegracin

Si pedimos algo muy complejo, puede no converger el sistema.


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2.5. Propiedades de perfiles en subsn ico alto

Secuencia de sucesos al aumentar el Mach de vuelo:

M = Mcr : Aparece un punto en el extrads con M = 1

M > Mcr : Existe una regin con flujo supersnico, tras la cual se forma una onda dechoque. Esto comporta un aumento de la resistencia.

M = MDD: Gran aumento de la resistencia.

M = MDL: Aparece una onda de choque en el intrads y se produce una cada de la

sustentacin.

Mach de divergencia de resistencia (DragDiverg.)

Divergence Lift


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2.5. Propiedades de perfiles en subsnico alto Cont.)

EN CADA ESQUEMA SE REPRESENTAN COSAS DISTINTAS!

Perfil "normal" colocadoen subsnico alto. La shockwave tiene mucha energa ya que

no est diseado para eso.Se ve en la grfica el Cpen funcin de Ma.

Perfiles de sustentacin "picuda". Seintenta llevar una curvatura ms elevadaen el BA y as el dP/dx desfavorable esmenor.

Se consigue una onda de choque muy dbil

y a nivel de Cp se ve poco el efecto de laonda de choque. Perfiles llamadosspercrticos

Perfiles de carga retrasada. Son los

que parecen ms recomendables parasubsnico alto. Como concentranmucho la sustentacin en la parte deatrs, tienden mucho a picar y nospuede causar problemas de estabilidad.


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2.6. Propiedades de p erfiles ante la prdida

Existen diversas tipos de entrada en prdida segn el perfil:

TIPO I: Perfil grueso, t/c ~ 18 %

TIPO II: Perfil de espesor medio, t/c ~ 6-12 %

TIPO III: Perfil delgado, t/c < 6 %


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2.6. Propiedades de perfiles ante la prdida Con t.)


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3. Posicin vertical y long itudinal del ala

Posicin vertical del ala:

Ala alta.

Ala media.

Ala baja.

Posicin longitudinal del ala:

Viene determinada por el centrado. Se decide la posicin exacta cuando se conoce laconfiguracin del resto de elementos del avin.

Mejor para aviones de carga. Deventaja es el tipo de anclaje del ala.


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4. Parmetros geom tricos del ala

Forma en planta / Planform

Parmetro de estrechamiento / Taper ratio:

Flecha / Swept :

Envergadura / Span : b

Superficie alar / Wing area : SW

Alargamiento / Aspect ratio : A = b2 / SW

Espesor relativo / relative thikness : t / cForma de los perfiles / Airfoils

Torsin / Twist:#

Diedro / Dihedral:$

Cuerda / Chord : c

Centro de masas geomtrico / Geometric Chord: CMG

Centro de masas aerodinmico /Mean Aerodynamic Chord : CMA

Estos parmetros nos determinanla distribucin de sustentaciny resistencias del ala.


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La forma en planta tiene una gran influencia sobre la manera en que se reparte la sustentacin a lolargo de la envergadura, por lo que afectar tambin a la resistencia inducida y a la entrada enprdida del ala.

Forma elptica:

Mnima resistencia inducida.

Buen comportamiento estructural.

Construccin cara y difcil.

Usada sobretodo en los aos 30 y 40.

Forma rectangular:

Gran facilidad de construccin.

Mal comportamiento aerodinmico y estructural.Usada en la aviacin general.

= costillas iguales, muchas piezas igual...

el torbellino de punta tiene una intensidamayor y entra en prdida por la raz.Aadimos ms peso en el ala innecesario(en la punta tenemos mucha cuerda)


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SPITFIRE


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La forma en planta tiene una gran influencia sobre la manera en que se reparte la sustentacin a lolargo de la envergadura, por lo que afectar tambin a la resistencia inducida y a la entrada enprdida del ala.

Forma elptica:

Mnima resistencia inducida.

Buen comportamiento estructural.

Construccin cara y difcil.

Usada sobretodo en los aos 30 y 40.

Forma rectangular:


Mal comportamiento aerodinmico y estructural.Usada en la aviacin general.


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4.1. Forma en planta Cont.)

Estrechamiento:

Casi tan eficiente aerodinmicamente como la elptica.

Se reduce la intensidad del torbellino marginal por lo que se tendr menos resistenciainducida.


Alivia el momento flector en el encastre y requiere menos estructura resistente en las

puntas (ahorro de peso estructural).Tambin se puede tener estrechamiento del espesor del ala, de forma que resulta sermucho ms esbelta.

Entrada en prdida comprometida. En alas con altos estrechamientos la prdida empieza enlas puntas. Necesidad de soluciones: bandas de prdida, torsin,

Forma mixta:

Forma rectangular desde el encastre hasta un cierto punto y con estrechamiento hasta lapunta.

Solucin de compromiso.

Empleada en aviones turbohlice.


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Zonas de entrada en prdida dependiendo

de la forma en planta del ala.


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4.2. Flecha

La flecha mejora el comportamiento prximo al Mach crtico. Se busca retrasar los problemasderivados de la compresibilidad.

Efectos positivos:

t/c y !efaumentan como 1/cos

Cl = Clcos2

Mcr pasa a valer Mcr / cos

Aumento de la estabilidad aeroelstica del ala.* Si se tienen en cuenta los efectos de envergadura finita, fuselaje y gndolas, los (cos )-1pasan a ser (cos )-1/2

Efectos negativos:

Aumento de los efectos 3D. Esto tiende a inclinar las isobaras, por lo que se reduce el efecto

de la flecha.

CLMAXdisminuye.

Empeora la entrada en prdida ya que comienza por la punta.

La flecha provoca un barrido de la capa lmite que la engrosa de la raz a la punta.

Estructura y construccin ms compleja que aumenta coste, tiempo y peso.


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4.2. Flecha Con t.)

Soluciones:

Modificar perfiles y dar torsin para mejorar el comportamiento en la punta.

Modificar el borde de ataque y usar dispositivos que retrasen la prdida.

Usar barreras para el flujo que dificulten el barrido de la capa lmite hacia la punta (fences).

Poner generadores de torbellinos frente al alern.

Uso de pylons(motores bajo el ala) que desprenden un torbellino estabilizador a elevados

ngulos de ataque.

As, aunque la flecha es muy importante para volar en subsnico alto, no se puede dar mucha(menos de 30) para evitar sus efectos adversos.

Para combinar ventajas de Mcr y de compresibilidad, se hacen alas con estrechamiento y flecha,junto con un quiebro en el borde de salida.

Alas sin flecha & : 0.4 0.6Alas con flecha & : 0.2 0.4


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4.2. Flecha Con t.)


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4.3. Alargamiento

La superficie alar suele dimensionarse a partir de las actuaciones, as que la eleccin delalargamiento determina tambin la envergadura del ala.

El alargamiento interviene en la polar del ala:

Se tiende a aumentar Apara mejorar la eficiencia aerodinmica del ala, aunque tambin seaumenta el peso y su momento flector (problemas aeroelsticos).

Otros aspectos negativos son el aumento del efecto suelo y el menor control en balance.

Valores tpicos:

Avioneta monomotora &A: 5.5 7

Avioneta bimotora &A: 6 - 9

De regional a turbohlice &A: 9 - 12

Turbofan &A: 5 - 10

phi > factor de oswald pero para todoel avin!

Problema del efecto suelo es que al despegartenemos un exceso de L, pero al salir delsuelo, perdemos ese valor extra y podemostener problemas al despegue

Tengo menos espacio para lostanques de combustible.

Una ala muy esbelta tiene mucha torsin en

las puntas y se podra generar la inversinde mandos.


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4.3. Alargamiento Cont.)


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4.4. Espes or y perfil

Se ha de tener en cuenta su efecto sobre:

Capacidad de los tanques.

Tipo de entrada en prdida de perfiles.

Eficiencia aerodinmica.

Peso del ala.

A lo largo de cada una de las semialas se suele tener una variacin del espesor y/o del tipo deperfil:

Se suele usar una distribucin de espesores decreciente hacia la punta.

Es habitual usar un tipo de perfil con distinta curvatura en la punta.

Tambin se suelen cambiar los perfiles si tienen dispositivos hipersustentadores.


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4.4. Espe sor y perfil Cont.)

Para aviones en subsnico bajos no existen problemas de compresibilidad y se suelen usarperfiles NACA o NACA modificados con espesores relativos:

Subsnico bajo, sin flaps &(t/c): 0.12 0.16

Subsnico bajo, con flaps &(t/c): 0.14 0.20

Para aviones en subsnico alto se tiene que ir con cuidado con la resistencia y se reduce elespesor de los perfiles. La tendencia moderna es buscar flechas lo ms pequeas posibles y

desarrollar perfiles supercrticos de espesor relativo no muy variable.

Se pueden usar tablas para la estimacin de los valores de espesor relativo de perfiles parasubsnico alto:

Los valores tpicos que se manejan son:

Subsnico alto, raz &(t/c): 0.14

Subsnico alto, punta &(t/c): 0.10


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4.4. Espe sor y perfil Cont.)


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4.5. Torsin

La torsin persigue controlar la zona del ala donde se inicia la entrada en prdida, normalmentepara evitar que esto suceda en las puntas.

El efecto de la torsin es la variacin del ngulo de incidencia dela corriente.

Se emplean valores de torsin negativos (wash-out) que reducenel Clen la punta del ala, cuidando que no se incremente significa-

tivamente el valor de la resistencia inducida.

Se suele usar en alas con flecha y con estrechamiento.

Slo se va a usar torsin si es imprescindible pues complica mucho la construccin del ala y, portanto, la encarece.

Valores tpicos para alas con flecha sern de 4 a 6 de torsin lineal negativa hacia la punta. Lasalas sin flecha ('(0.5) pueden no tener torsin.


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4.6. Diedro

En el diseo conceptual no se puede saber mucho porqu es un parmetro que se seleccionaanalizando la estabilidad lateral-direccional del avin.

Suele hacerse una primera estimacin a partir de aviones semejantes y se fija en etapasposteriores de diseo.

Como valores tpicos se tiene:


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4.7. ingtips devices, fillets,


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4.7. ingtips devices, fillets, Cont.)

Wingtips devices:Dispositivos de punta de ala

que disminuyen la resistenciainducida

Nacelles:Permiten albergar a los motores

montados bajo el ala

Belly-fairing:Redondea el encuentro del ala y el

fuselaje (fillet) y alberga equipos

Rales para los flaps:Permiten el movimiento de

deflexin de los flaps


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La entrada en prdida del ala limita el coeficiente de sustentacin del avin a un valor mximo,CLMax, que no puede superarse mediante el incremento del ngulo de ataque.

En configuracin de crucero existir una velocidad mnima, a partir de la cual ya no se puedecompensar el peso del avin mediante la sustentacin:

El avin se disea para que sea capaz de volar de forma ptima durante el mayor tiempo devuelo posible, por lo que su configuracin naturalser la de crucero.

As, se tiene que la velocidad de entrada en prdida de los aviones en configuracin decrucero suele ser excesivamente alta, por lo que hay que idear dispositivos que permitanreducirla para poder realizar el despegue y el aterrizaje.

Adems, se deben incluir en las alas y cola superficies que permitan realizar maniobras al

avin.

5. Dispositivos hipersustentadores y superficies de mando


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5. Dispositivos hipersustentadores y superficies de man do Con t.)


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Activos:

Dependen de una fuente que se encargue de comunicar energa al aire (generalmente elmotor).

Se emplean casi exclusivamente para aeronaves de despegue corto (STOL) o dedespegue vertical (VTOL).

5.1. Dispositivos hipersustentad ores


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Pasivos:

Se basan en uno o ms de los siguientes principios:

Aumento de la curvatura de los perfiles.

Control de la capa lmite (inyectando cantidad de movimiento o mediante succin).

Aumento del rea efectiva del ala.

Son mucho ms empleados que los activos.

Se pueden situar en el borde de ataque o en el borde de salida.

5.1. Dispositivos hipersustentadores Cont.)


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Flap simple / Plain flap:Aumenta la curvatura.Disminuye ligeramente la superficie alar.Importante aumento de la resistencia.

Flap de intrads / Split flap :Aumenta la curvatura.El ms simple de construir.En desuso por el gran aumento de la resistencia.

Flap ranurado / Slotted flap:

Aumenta la curvatura.Controla la capa lmite (succin).Permite mayores deflexiones sin desprendimiento.El aumento de resistencia es mucho menor que en el flap simple

Flap fowler / Flap fowler:

Aumenta la curvaturaControla la capa lmite (succin).

Aumenta la cuerda del perfil.Puede ser tambin fowler birranuradoo fowler trirranurado.

5.1.1. Dispositivos hipersustentado res de borde de salida


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5.1.1. Dispositivos hipersustentadores de borde de salida Con t.)

Flap Fowler: { %Cl0 , %ClMax , %!, %Cl}

Flap simple: { %Cl0 , %ClMax , %!}


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5.1.1. Dispositivos hipersustentadores de borde de salida Con t.)


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Ranura de borde de ataque / Leading edge slot:Controla la capa lmite (soplado).Si no hay desprendimiento no incrementa el Cl.

Flap de borde de ataque / Leading edge flap:

Aumenta la curvatura.Disminuye el ngulo de ataque efectivo del perfil.

Flap ranurado de borde de ataque / Slat:

Aumenta la curvatura.Controla la capa lmite.

Consigue retrasar el desprendimiento de la corriente cerca del borde de ataque.

Flap Kruger / Flap Kruger:Aumenta la curvatura.Modifica el campo de velocidades cerca del borde de ataque.

5.1.2. Dispositivos hipersustentadores de borde de ataque


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5.1.2. Dispositivos hipersustentadores de borde de ataque Con t.)


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5.1.2. Dispositivos hipersustentadores de borde de ataque Con t.)


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El uso de flaps en el borde de salida provoca un cambio de posicin del centro aerodinmico quepuede hacer que el avin tenga tendencia a picar. La correccin necesaria con la cola tiende ahacer disminuir el coeficiente de sustentacin total del avin.

Ante grandes deflexiones de los dispositivos hipersustentadores de borde de salida el perfilpuede entrar en perdida en el borde de ataque. Para controlar la capa lmite en esa zona sepueden usar dispositivos hipersustentadores de borde de ataque.

Se usar una combinacin adecuada de dispositivos de borde de ataque y de salida. Debeescogerse siempre el dispositivo ms simple posible que cumpla las especificaciones.

5.1.3. Eleccin y dimensionado d e dispositivos hipersustentado res


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El incremento del coeficiente de sustentacin mximo del ala se puede relacionar con elincremento en un perfil:

Se usan datos de aviones semejantes junto a tablas y estimaciones de los valores medios de lasprestaciones de cada dispositivo.

El accionamiento de los flaps da lugar a un incremento de la resistencia, por lo que se utilizandeflexiones moderadas:

Configuracin de despegue: "fde 15 a 20

Configuracin de aterrizaje: es la que va a dimensionar porqu se requiere un incremento

de sustentacin mayor.


Cont.)


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Cont.)


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El accionamiento de los dispositivos de mando del avin produce las fuerzas aerodinmicas

necesarias para maniobrar.

En el ala se encuentran los alerones y los spoilers, que proporcionan las fuerzas para el mandode balance del avin.

Alerones:

Segn el rgimen del avin se puede encontrar un solo juego de alerones (en la punta de

ala) o dos (se incluye otro juego cerca del encastre), para evitar el fenmeno de inversinde mandos.

Si la flecha del ala es elevada son menos efectivos por el flujo paralelo a la charnela.

Al dimensionar se da prioridad a los flaps y luego se colocan los alerones.

Estimacin del mando de balance:

Spoilers:

Pueden ser de vuelo (control de balance) o de tierra (destruccin de la sustentacin).

Su eje suele coincidir con el larguero posterior.

ya

Swa / 2

5.2. Superficies de m ando


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6. Alas en rgimen supersnico

M!> 1

sin = 1 / M!

Cuando el Mach normal al borde de ataque del ala es mayor a la unidad, se est en la frontera

entre el rgimen transnico alto y el supersnico.

La aerodinmica pasa a estar descrita mediante ecuaciones hiperblicas y las caractersticasdel flujo cambian drsticamente. Entre los principales efectos supersnicos estn:

Aparicin de la resistencia de onda.

Las perturbaciones slo se propagarn en el interior del cono de Mach, aguas abajo.


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6. Alas en rgimen supersnico Cont.)

La aparicin de ondas de choque oblicuas en el borde de salida no supone un gran problema

para el diseo de alas en rgimen supersnico. Su principal efecto es un aumento de la friccin,sobre el que poco se puede hacer.

El principal problema en vuelo supersnico viene dado por la onda que se forma delante del ala.

Dicha onda de choque crea un rea de altas presiones justo delante del ala, cuyo resultado esun aumento muy significativo de la friccin de presin.

Este problema puede enfocarse de dos maneras:

Utilizar superficies de sustentacin supersnica.

Dotar de mucha flecha a las alas.


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6.1. Perfiles de sustentacin supersnicos

Una solucin a la friccin causada por la onda que aparece ante el ala es hacer el borde de

ataque del ala muy puntiagudo. Esta caracterstica del diseo permitir que la onda se acerqueal borde de ataque, eliminndose as el rea de altas presiones.


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6.2. Alas con flecha

El flujo de aire supersnico, al atravesar la onda de choque situada ante el ala se decelera, pero

si la onda es muy oblicua se puede dar el caso en que dicho flujo siga siendo supersnico.

Para asegurar que la componente de la velocidad normal al borde de ataque sea subsnica, sedebe tener una flecha tal que el ala est ms inclinada que la onda de choque.


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7. Nomenclatura


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Tema 4 Diseño Del Ala