Listón de vanguardia
Los listones son superficies aerodinámicas en el borde de ataque de las alas de los aviones de ala fija que, cuando se despliegan, permiten que el ala opere en un ángulo de ataque más alto . Se produce un coeficiente de sustentación más alto como resultado del ángulo de ataque y la velocidad, por lo que al desplegar listones un avión puede volar a velocidades más lentas, o despegar y aterrizar en distancias más cortas. Por lo general, se utilizan al aterrizar o realizar maniobras que acercan la aeronave a una pérdida , pero generalmente se retraen en vuelo normal para minimizar la resistencia . Disminuyen la velocidad de pérdida .
Los listones son uno de los varios dispositivos de levantamiento elevados que se utilizan en los aviones de pasajeros , como los sistemas de flaps que se ejecutan a lo largo del borde de fuga del ala.
Tipos
Los tipos incluyen:
- Automático
- La lama con resorte queda a ras con el borde de ataque del ala, mantenida en su lugar por la fuerza del aire que actúa sobre ellas. A medida que la aeronave disminuye la velocidad, la fuerza aerodinámica se reduce y los resortes extienden las lamas. A veces se las conoce como listones de Handley-Page .
- Reparado
- La lama se extiende de forma permanente. Esto se utiliza a veces en aeronaves especializadas de baja velocidad (a las que se hace referencia como ranuras ) o cuando la simplicidad prevalece sobre la velocidad.
- Motorizado
- La extensión de lamas puede ser controlada por el piloto. Esto se usa comúnmente en aviones.
Operación
La cuerda del listón es típicamente solo un pequeño porcentaje de la cuerda del ala. Las lamas pueden extenderse sobre el tercio exterior del ala, o pueden cubrir todo el borde de ataque . Muchos de los primeros aerodinámicos, incluido Ludwig Prandtl , creían que los listones funcionan induciendo una corriente de alta energía al flujo del perfil aerodinámico principal , revitalizando así su capa límite y retrasando la pérdida. [1] En realidad, el listón no le da al aire en la ranura una velocidad alta (en realidad reduce su velocidad) y tampoco puede llamarse aire de alta energía ya que todo el aire fuera de las capas límite reales tiene el mismo calor total. . Los efectos reales del listón son: [2] [3]
- El efecto listón
- Las velocidades en el borde de ataque del elemento aguas abajo ( perfil aerodinámico principal ) se reducen debido a la circulación del elemento aguas arriba (listón) reduciendo así los picos de presión del elemento aguas abajo.
- El efecto de la circulación
- La circulación del elemento aguas abajo aumenta la circulación del elemento aguas arriba mejorando así su rendimiento aerodinámico.
- El efecto dumping
- La velocidad de descarga en el borde de salida del listón aumenta debido a la circulación del perfil aerodinámico principal, lo que alivia los problemas de separación o aumenta la sustentación.
- Recuperación de presión fuera de la superficie
- La desaceleración de la estela de lamas se produce de manera eficiente, fuera de contacto con una pared.
- Efecto de capa límite fresca
- Cada nuevo elemento comienza con una nueva capa límite en su borde de ataque . Las capas límite delgadas pueden soportar gradientes adversos más fuertes que los gruesos. [3]
El listón tiene una contraparte que se encuentra en las alas de algunas aves, el álula , una pluma o grupo de plumas que el ave puede extender bajo el control de su "pulgar".
Historia
Los listones fueron desarrollados por primera vez por Gustav Lachmann en 1918. El accidente relacionado con la pérdida de un avión Rumpler C en agosto de 1917 llevó a Lachmann a desarrollar la idea y en 1917 se construyó un pequeño modelo de madera en Colonia . En Alemania, en 1918, Lachmann presentó una patente para listones de vanguardia. [4] Sin embargo, la oficina de patentes alemana lo rechazó al principio porque la oficina no creía en la posibilidad de posponer el puesto dividiendo el ala.
Independientemente de Lachmann, Handley Page Ltd en Gran Bretaña también desarrolló el ala ranurada como una forma de posponer la pérdida retrasando la separación del flujo de la superficie superior del ala en ángulos de ataque altos, y solicitó una patente en 1919; para evitar un desafío de patente, llegaron a un acuerdo de propiedad con Lachmann. Ese año se equipó un Airco DH.9 con listones y se voló de prueba. [5] Más tarde, un Airco DH.9A se modificó como un monoplano con un ala grande equipada con listones de borde de ataque de envergadura completo y alerones de borde de fuga (es decir, lo que más tarde se llamaría flaps de borde de fuga) que podrían desplegarse en conjunto con las lamas de vanguardia para probar un rendimiento mejorado a baja velocidad. Esto se conoció más tarde como elHandley Page HP20 [6] Varios años más tarde, después de haber aceptado un empleo en la compañía de aviones Handley-Page, Lachmann fue responsable de varios diseños de aviones, incluido el Handley Page Hampden .
La licencia del diseño se convirtió en una de las principales fuentes de ingresos de la empresa en la década de 1920. Los diseños originales tenían la forma de una ranura fija cerca del borde de ataque del ala, un diseño que se utilizó en varios aviones STOL .
Durante la Segunda Guerra Mundial, los aviones alemanes solían instalar una versión más avanzada del listón que reducía la resistencia al ser empujado hacia atrás al ras contra el borde delantero del ala por la presión del aire , saliendo cuando el ángulo de ataque aumentaba a un ángulo crítico. Las lamas notables de esa época pertenecieron al alemán Fieseler Fi 156 Storch . Estos eran similares en diseño a los listones retráctiles, pero eran fijos y no retráctiles. Esta característica de diseño permitió que la aeronave despegara con un viento suave en menos de 45 m (150 pies) y aterrizara en 18 m (60 pies). Avión diseñado por el Messerschmitt compañía empleó, listones automáticos de vanguardia muelle, tal como regla general, a excepción de la Alexander Lippisch -diseñadaMesserschmitt Me 163B Komet rocket fighter, que en su lugar usó ranuras fijas construidas integralmente con, y justo detrás, los bordes de ataque exteriores del panel del ala.
Después de la Segunda Guerra Mundial, las tablillas también se han utilizado en aviones más grandes y, en general, se han operado mediante sistemas hidráulicos o eléctricos .
Investigar
Existen varios esfuerzos de investigación y desarrollo de tecnología para integrar las funciones de los sistemas de control de vuelo como alerones , elevadores , elevadores , flaps y flaperones en alas para realizar el propósito aerodinámico con las ventajas de menos: masa, costo, arrastre, inercia (para mayor velocidad , respuesta de control más fuerte), complejidad (mecánicamente más simple, menos partes o superficies móviles, menos mantenimiento) y sección transversal del radar para el sigilo . Estos pueden usarse en muchos vehículos aéreos no tripulados (UAV) y aviones de combate de sexta generación .
Un enfoque prometedor que podría rivalizar con los listones son las alas flexibles. En alas flexibles, gran parte o toda la superficie del ala puede cambiar de forma en vuelo para desviar el flujo de aire. El ala aeroelástica activa X-53 es un esfuerzo de la NASA . El ala adaptable compatible es un esfuerzo militar y comercial. [7] [8] [9]
Ver también
- Solapa abatible en el borde de ataque
- Flap (aeronáutica)
- Superficies de control de vuelo
- Solapa Krueger
- Ranura de vanguardia
Referencias
- ^ Teoría de las secciones del ala, Abbott y Doenhoff, Publicaciones de Dover
- ^ Aerodinámica de gran sustentación, AMO Smith, Journal of Aircraft, 1975
- ^ Un b de alta sustentación aerodinámica, por AMO Smith, McDonnell Douglas Corporation, Long Beach, junio de 1975 Archivado 2011-07-07 en la Wayback Machine
- ^ Gustav Lachmann - Comité Asesor Nacional de Aeronáutica (noviembre de 1921). "Experimentos con alas ranuradas" (PDF) . Consultado el 14 de octubre de 2018 .
- ^ Página de Handley, F. (22 de diciembre de 1921), "Desarrollos en el diseño de aviones mediante el uso de alas ranuradas" , Vuelo , XIII (678), p. 844, archivado desde el original el 3 de noviembre de 2012 - a través de Flightglobal Archive
- ^ F. Handley Página "Los avances en los aviones de diseño mediante el uso de ranurados Wings" Archivado 11/03/2012 en la Wayback Machine vuelo , December 22nd 1921, foto de la página 845 de DH4 convertida para la prueba de las alas ranuradas
- ^ Scott, William B. (27 de noviembre de 2006), "Morphing Wings" , Semana de la aviación y tecnología espacial , archivado desde el original el 26 de abril de 2011
- ^ "FlexSys Inc .: Aeroespacial" . Archivado desde el original el 16 de junio de 2011 . Consultado el 26 de abril de 2011 .
- ^ Kota, Sridhar; Osborn, Russell; Ervin, Gregory; Maric, Dragan; Flick, Peter; Paul, Donald. "Ala compatible con la misión adaptable: diseño, fabricación y prueba de vuelo" (PDF) . Ann Arbor, MI; Dayton, OH, EE.UU .: FlexSys Inc., Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea. Archivado desde el original (PDF) el 22 de marzo de 2012 . Consultado el 26 de abril de 2011 .
enlaces externos
 | Wikimedia Commons tiene medios relacionados con solapas de vanguardia . |
- Diseño de ala de avión
- Controles de aeronaves
