Alas: Estructura del ala

Estructura del ala

El ala es uno de los componentes más avanzados de la ingeniería aeronáutica, combinando en el mismo elemento una estructura eficiente, un componente multifuncional y una ligereza asombrosa.


Los objetivos estructurales básicos en la construcción de un ala deben ser la ligereza y la resistencia a las diferentes fuerzas que sobre ella actúan.


Partes de la estructura alar

Largueros: Los aviones suelen poseer 2 ó 3 largueros, la misión de los largueros es dar resistencia a la flexión al ala.

Costillas: Se encuentran intercaladas de manera perpendicular a los largueros, suelen estar huecas para aligerar peso, su función es dar resistencia a la torsión al ala.

Larguerillos: Son pequeñas vigas que se sitúan entre las costillas para evitar el pandeo del revestimiento.

Revestimiento: Es la parte externa que recubre el ala, choca contra el viento y debe resistir dicho esfuerzo, permite la circulación del aire en torno al ala y aísla esta y sus componentes internos.

Aparte de dichos componentes estructurales, el ala lleva en su interior el combustible y la mecánica para operar los dispositivos hipersustentadores que pueda llevar.

Alas: Geometría del ala

Área alar - S

Área planar encerrada por el perímetro del ala. Aunque parte del ala pueda estar oculta por el fuselaje o carenados, la presión a la que están sujetas estas superficies permite la consideración del área completa.

Se tiene en cuenta solo la superficie en planta de las alas.

S = b x C

Ejemplo: Un avión con unas alas de 20m de envergadura y una cuerda promedio de 1,5m.

S = 20 x 1,5
S = 30m2 de superficie alar.

Unidades

S = m2 (metros cuadrados)
b = metros
C = metros


Envergadura - b

Distancia entre punta de un ala a la punta de la otra.

b = S / C

Ejemplo: Un avión con una superficie alar de 30m2 y una cuerda promedio de 2 metros.

b = 30 / 2
b = 15 metros de envergadura.

Unidades

b = metros
S = m2 (metros cuadrados)
C = metros


Cuerda promedio - C

Es el tamaño medio de la cuerda en todo el ala.

Al ser un promedio, si no son rectangulares, puede haber variaciones en el tamaño de la cuerda medida en diferentes partes del ala.

C = S / b

Ejemplo: Un avión con una superficie alar de 15m2 y una envergadura de 8 metros.

C = 15 / 8
C = 1.875 metros de cuerda promedio

Unidades

C = metros
S = m2 (metros cuadrados)
b = metros


Relación de aspecto - AR

Representa la envergadura frente a la cuerda promedio.

La resistencia inducida tiene que ver con este parámetro, cuanto mayor AR menor resistencia inducida, que llegaría a ser cero con un ala de alargamiento infinito.

El alargamiento puede ser de 3 ó 4 para aviones muy rápidos a 20 ó 30 en planeadores


La formula para un ala rectangular

La formula para un ala no rectangular

La formula real es la que aparece para un ala no rectangular, pero la que aparece para un ala rectangular es una forma simplificada de esta, lo veremos ahora en el ejemplo.

Ejemplo: Un avión con alas rectangulares, con una envergadura de 10 metros, con una superficie alar de 15 m2 y una cuerda de 1.5 metros.

Mediante la formula real sin simplificar, ala no rectangular:

AR = 10 x 10 / 15
AR = 100 / 15
AR =  6.6666666

Si fuera un avión con un ala no rectangular solo valdría esta formula

Mediante la formula del ala rectangular:

AR = 10 / 1.5
AR = 6.6666666

Unidades

AR = Sin unidades
b = metros
S = m2 (metros cuadrados
C = metros


Cuerda de raíz - Cr ; Cuerda de punta - Ct

Cuerda de punta - Ct

La cuerda de punta es la cuerda que hay en la punta exterior de cada ala, lo que seria la parte del ala en la que termina el avión y empieza el aire.

Cuerda de raíz - Cr

La cuerda de raíz es la cuerda del ala, medida donde el ala se une con el fuselaje. En el caso de ser un único ala para todo el avión la cuerda de raíz es el punto medio del ala.

Alas: Tipos, características y función

¿Qué son? Las alas son una superficie aerodinámica que le brinda sustentación al avión.


Las partes más importantes del ala son:

• Borde de ataque: Es la parte del ala que corta el viento cuando el avión se encuentra en vuelo, normalmente su forma suele ser redondeada.

• Borde de salida: Es la parte trasera del ala, y la ultima sección que pasa a través de la corriente de aire. Su forma normalmente es plana y delgada

• Comba: Es la curvatura del ala, va desde el borde de ataque hasta el borde de salida.

Extradós: Parte superior del ala, comprendida entre los bordes de ataque y de salida.

Intradós: Parte de abajo del ala, comprendida entre los bordes de ataque y de salida.

Espesor: Distancia máxima entre el extradós y el intradós.

Cuerda: Línea recta imaginaria trazada entre los bordes de ataque y de salida.

Curvatura superior: Se mide desde el borde de ataque al de salida. Se refiere a la curvatura de la parte superior, curvatura del extradós. La medida normalmente se expresa en % de la cuerda.

Curvatura inferior: Se mide desde el borde de ataque al de salida. Curvatura de la parte inferior, curvatura del intradós. La medida normalmente se expresa en % de la cuerda.

Curvatura media: Se mide desde el borde de ataque al de salida. Curvatura equidistante a la curvatura superior e inferior. La medida normalmente se expresa en % de la cuerda.

Línea 25% de la cuerda: Línea imaginaria que se obtendría al unir todos los puntos situados a una distancia del 25% del total de la cuerda, empezando a medir desde el borde de ataque.

Cuerda media: Como los perfiles del ala no suelen ser iguales, sino que van disminuyendo hacia los extremos, lo mismo sucede con las cuerdas de cada uno. Por lo tanto, al tener cada perfil una cuerda distinta, lo normal es hablar de cuerda media. Se definen 2 tipos de cuerda: La cuerda media aerodinámica y la cuerda media geométrica.

Envergadura: Distancia entre los dos extremos de las alas.



Tipos de flecha y diedro


Flecha: Ángulo que forman las alas respecto del fuselaje del avión.

Diedro: Visto el avión de frente, ángulo que forman las alas con respecto de la posición horizontal de estas.

Algunos tipos de alas

Partes principales de un avión y su función

Antes ya explique como funcionaban y para que servían las superficies de control y los estabilizadores.

Con la imagen que viene a continuación desarrollare el resto de partes y superficies importante de un avión.




Alas: Crean la sustentación necesaria para que el avión se mantenga en el aire y vuele.

Fuselaje: El fuselaje es el cuerpo del avión, al que se encuentran unidas las alas y los estabilizadores, en nuestro caso, además contendrá todo lo necesario para que nuestro avión funcione y lo podamos controlar remotamente.

Tren de aterrizaje: Son dispositivos fijos o móviles que permiten al avión moverse por tierra.

Grupo propulsor: Su función es proporcionar el empuje necesario para que un avión pueda despegar y se mantenga en vuelo.

Superficies de control: Timón de dirección

Guiñada: El timón de dirección controla la guiñada del avión, esta situado generalmente en la cola del avión en posición vertical.



Tiene 2 opciones:

• Gira a la izquierda: La corriente de aire provocada al girar el timón de dirección a la izquierda empuja la cola del avión hacia la derecha, lo que hace que la cabeza del avión, y por consiguiente el rumbo del avión varié hacia la izquierda.

• Gira a la derecha: La corriente de aire empuja la cola del avión a la izquierda, lo que gira la cabeza del avión hacia la derecha, cambiando el rumbo del avión en esta dirección.

Superficies de control: Alerones

Alabeo: Para controlar el alabeo se usan los alerones, que son las superficies de control ubicadas en las alas, generalmente en los extremos, puesto que contra más alejados estén del fuselaje, más rápido alabeara el avión.

Para producir el alabeo, un alerón sube mientras el otro baja en la misma proporción, así se produce el giro.

Tienen 2 opciones

• Alerón derecho sube y izquierdo baja: El ala derecha va hacia abajo y la izquierda va hacia arriba, haciendo que el avión gire hacia la derecha.

• Alerón derecho baja y izquierdo sube: El ala derecha va hacia arriba y la izquierda hacia abajo, el avión gira hacia la izquierda.

Explicación: El movimiento contrario de los alerones se debe a que al hacer eso, la fuerza de giro del avión se produce en las dos alas y no en una sola, lo que significa mayor velocidad de giro, y menor presión sobre cada ala al producir el giro.

Superficies de control: Timón de profundidad

Cabeceo: Para controlar el cabeceo se usa el timón de profundidad, que es la superficie o superficies móviles situadas en la parte posterior horizontal del aparato.

Tienen 2 opciones

• Suben: Cuando dichas superficies de control suben, la cola del aparato desciende, haciendo que la cabeza del avión quede más alta que la cola, y el aparato en general quede mirando hacia arriba.

• Bajan: Cuando bajan, provocan que la cola del aparato ascienda, quedando la cabeza del avión a menos altura que la cola, por lo tanto, el aparato en general queda mirando hacia abajo.

Explicación: Cuando dichas superficies de control suben, la corriente de aire que choca contra ellas provoca el movimiento de la cola del avión hacia abajo, y puesto que la cabeza del avión lleva un movimiento antagonista con respecto de la cola, esta sube. Cuando el timón de profundidad baja, se produce el efecto contrario, la corriente de aire choca contra esta superficie de control elevando la cola del avión, y por lo tanto, haciendo descender la cabeza del aparato.