Ala trapezoidal
En aeronáutica, un ala trapezoidal es una forma alar de bordes rectos y cónicos. Puede tener cualquier relación de aspecto y puede ser o no en flecha.[1][2][3]
La configuración trapezoidal delgada, sin inclinación, con distancia corta y baja relación de aspecto ofrece algunas ventajas para el vuelo a alta velocidad y se ha utilizado en un pequeño número de tipos de aeronaves. En esta configuración alar, el borde de ataque se inclina hacia atrás y el borde de salida se inclina hacia adelante.[4] Puede proporcionar una baja resistencia aerodinámica a altas velocidades, al tiempo que mantiene una alta resistencia y rigidez. Se utilizó con éxito durante los primeros días de los aviones supersónicos.
Principios de diseño
[editar]Cualquier ala con bordes de ataque y de salida rectos y con cuerdas diferentes en la raíz y la punta es un trapecio, independientemente de si está inclinada o no.[5]
El área A de un ala trapezoidal de este tipo puede calcularse a partir de la distancia s, la cuerda de la raíz cr y la cuerda de la punta ct:
La carga alar w viene dada por la sustentación L dividida por el área:
En vuelo nivelado, la sustentación es igual al peso bruto.
En un ala trapezoidal recta, como la del Bell X-1, la parte más gruesa del ala a lo largo de su distancia, la línea de cuerda máxima, se extiende en línea recta hacia los lados desde la raíz hasta la punta. El borde de ataque se inclina hacia atrás y el borde de salida se inclina hacia delante.[3] En un ala trapezoidal inclinada, la línea de cuerda máxima se inclina en ángulo, normalmente hacia delante. Esto aumenta la inclinación del borde de ataque y disminuye la inclinación del borde de salida, y en casos extremos ambos bordes se inclinan hacia atrás en diferentes grados.[5] La forma de transición, en la que el borde de salida es recto, es equivalente a una forma alar recortada delta.
Ala trapezoidal de alta velocidad
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A velocidades supersónicas, un ala delgada, pequeña y con una alta carga ofrece una resistencia sustancialmente menor que otras configuraciones. La distancia reducida y la forma cónica sin flecha reducen las tensiones estructurales, lo que permite que el ala sea delgada. Para obtener una resistencia mínima, la carga alar puede superar los 400 kg/m² (82 lb/sq.ft)
Los primeros ejemplos proporcionaron una solución al problema del vuelo supersónico cuando la potencia del motor era limitada. Se fabricaron tan delgados que tuvieron que mecanizarse a partir de una lámina de metal gruesa y sólida.[6] Incluso con este ala de baja resistencia, el Douglas X-3 Stiletto tenía muy poca potencia para alcanzar su velocidad de vuelo prevista de Mach 2, pero el diseño de su sencilla ala con perfil aerodinámico hexagonal se desarrolló para otros aviones X y para el interceptor de gran altitud Mach 2,2 F-104 Starfighter de Lockheed, de amplia producción.
Se descubrió que el pequeño ala del Starfighter tenía una buena respuesta a las ráfagas a baja altura, lo que proporcionaba un vuelo suave a altas velocidades subsónicas. En consecuencia, este tipo de avión fue adoptado para misiones de ataque terrestre, en particular por la Luftwaffe alemana. Sin embargo, la alta carga del ala daba lugar a una alta velocidad de pérdida con características de despegue y aterrizaje marginales y un alto nivel de accidentes de despegue y aterrizaje.
Se desarrolló una variante con un perfil aerodinámico curvo, borde de salida romo y estructura interna convencional para el avión cohete North American X-15.[6]
Lockheed siguió utilizando el diseño básico en muchas de sus propuestas de aviones en la década de 1950, incluyendo el Lockheed CL-400 Suntan y las primeras versiones de sus diseños de transporte supersónico.[cita requerida]
Ejemplos de alta velocidad
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- Aviones militares
Véase también
[editar]Referencias
[editar]- ↑ Aplicación n.º 43. Ala trapezoidal de alta sustentación, FUN3D (Fully Unstructured Navier-Stokes), NASA (consultado el 30 de noviembre de 2015)
- ↑ Ilan Kroo; AA241 «Diseño de aeronaves: síntesis y análisis» «Definiciones de geometría de alas» Archivado el 13 de octubre de 2015 en Wayback Machine., Universidad de Stanford. (consultado el 30 de noviembre de 2015)
- 1 2 G. Dimitriadis; «Diseño de aeronaves» Clase 2: Aerodinámica, Universidad de Lieja. (consultado el 30 de noviembre de 2015)
- ↑ Gunston, Bill. “'Jane's Aerospace Dictionary”'. Londres, Inglaterra. Jane's Publishing Company Ltd, 1980. ISBN 0 531 03702 9, página 436.
- 1 2 Tom Benson; «Área alar», NASA (consultado el 30 de noviembre de 2015)
- 1 2 3 Miller, J.; “'The X-Planes”', Speciality Press, 1983.
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