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Superficie aerodinámica, fuente principal de la sustentación de un avión. La sustentación generada por el movimiento del ala a través del aire es lo que sostiene al avión. Las principales características geométricas de un ala son: su envergadura, o distancia en línea recta de una punta a otra; el área, según se aprecia sobre una vista en planta del avión, y su ángulo de flechado formado por el borde de ataque del ala en relación con una línea perpendicular al plano de simetría del avión.

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Superficie aerodinámica, fuente principal de la sustentación de un avión. La sustentación generada por el movimiento del ala a través del aire es lo que sostiene al avión. Las principales características geométricas de un ala son: su envergadura, o distancia en línea recta de una punta a otra; el área, según se aprecia sobre una vista en planta del avión, y su ángulo de flechado formado por el borde de ataque del ala en relación con una línea perpendicular al plano de simetría del avión.

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-ALA RECTA: Usada en avionetas ligeras.                            -ALA ELÍPTICA: Su forma es la de una elipse y es muy eficiente en su relación peso-resistencia.                  -ALA RECTA CON ESTRECHAMIENTO: Este tipo de ala pretende buscar un punto medio entre maniobrabilidad, nobleza y velocidad.                        -ALA EN FLECHA: Reduce la aparición de ondas de choque a velocidades subsónicas, y por ello es muy eficiente a altas velocidades.                             -ALA EN DELTA: Tiene uso parecido que el ala en flecha; se usa en aviones supersónicos.                  -ALA VARIABLE: Combina las características del ala en flecha y en delta.  

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-ALA RECTA: Usada en avionetas ligeras.                            -ALA ELÍPTICA: Su forma es la de una elipse y es muy eficiente en su relación peso-resistencia.                  -ALA RECTA CON ESTRECHAMIENTO: Este tipo de ala pretende buscar un punto medio entre maniobrabilidad, nobleza y velocidad.                        -ALA EN FLECHA: Reduce la aparición de ondas de choque a velocidades subsónicas, y por ello es muy eficiente a altas velocidades.                             -ALA EN DELTA: Tiene uso parecido que el ala en flecha; se usa en aviones supersónicos.                  -ALA VARIABLE: Combina las características del ala en flecha y en delta.  

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-ALA ALTA: El ala se monta en la parte superior al fuselaje. Un modelo de ala alta es mucho más estable que uno de ala baja y tenderá menos al balanceo o efecto péndulo.                                             -ALA MEDIA: El ala media se une al fuselaje por la parte media del mismo. Sus características están entre la estabilidad del ala alta y la maniobrabilidad del ala baja. Es la más utilizada en aviación comercial.                                                                          -ALA BAJA: El ala baja se sitúa bajo el fuselaje del avión. Numerosos aviones corporativos, cazas y aviones acrobáticos utilizan este tipo de disposición.    

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-ALA ALTA: El ala se monta en la parte superior al fuselaje. Un modelo de ala alta es mucho más estable que uno de ala baja y tenderá menos al balanceo o efecto péndulo.                                             -ALA MEDIA: El ala media se une al fuselaje por la parte media del mismo. Sus características están entre la estabilidad del ala alta y la maniobrabilidad del ala baja. Es la más utilizada en aviación comercial.                                                                          -ALA BAJA: El ala baja se sitúa bajo el fuselaje del avión. Numerosos aviones corporativos, cazas y aviones acrobáticos utilizan este tipo de disposición.    

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-ALA ARRIOSTRADA: Se une al fuselaje en puntos concretos por cables o tirantes externos (montantes).                                                                         -ALA CANTÍLEVER: El entramado estructural es interno. Es la más generalizada en aviación con características de velocidad alta.  

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-ALA ARRIOSTRADA: Se une al fuselaje en puntos concretos por cables o tirantes externos (montantes).                                                                         -ALA CANTÍLEVER: El entramado estructural es interno. Es la más generalizada en aviación con características de velocidad alta.  

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El diseño estructural de ala de los aviones a cambiado desde sus inicios, al principio estas eran estructuras hechas de madera y tela, conforme fue evolucionando se incluyo el acero en su fabricación y con el tiempo se han descubierto mejores diseños, materiales para asi tener una ala mas resistente.

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El diseño estructural de ala de los aviones a cambiado desde sus inicios, al principio estas eran estructuras hechas de madera y tela, conforme fue evolucionando se incluyo el acero en su fabricación y con el tiempo se han descubierto mejores diseños, materiales para asi tener una ala mas resistente.

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Castro,B.( 5 de febrero de 2019).Aerodinamica.

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Castro,B.( 5 de febrero de 2019).Aerodinamica.

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El ala es uno de los dispositivos fundamentales para que el avión vuele, dado que genera la sustentación que vence al peso. Sin embargo, existen varios tipos de forma de ala que permiten que el avión se adapte a distintas condiciones de vuelo.

Vamos a hacer algunas definiciones:

Borde de ataque: Punto más adelante del ala donde impacta al aire

Borde de fuga: Punto más atrás del ala donde el aire se vuelve a juntar

Espesor: Distancia entre parte superior (Extrados) y parte inferior (Intrados) del ala

Linea de Combadura (Linea punteada): Linea que une los puntos medios de los espesores

Cuerda: Distancia lineal entre borde de ataque y de fuga

Con esto, se definen diferentes características de cada ala que la hacen única y especial para distintos tipos de vuelo:

Envergadura (b): Distancia máxima entre los extremos de ala

Cuerda (c): Distancia lineal entre borde de ataque y de fuga

Superficie Alar (S): Es el área total del ala, incluyendo superficies de vuelo, el fuselaje sobre las alas y los montantes de motor en caso que estén en el ala.

Cuerda Medica (Cm): Es la media geométrica de todas las cuerdas: Cm= S/b

Razón de Aspecto (AR): Relación entre la envergadura y la cuerda media del ala. Se relaciona con la eficiencia del perfil alar.
AR= (b/Cm)

Carga Alar: Relación entre la carga que puede soportar ala y su superficie

Aquí vemos algunos ejemplos de formas de ala que se dan en distintas aeronaves:

Por último, y en relación con el fuselaje del avión:

Ángulo de incidencia: Es el ángulo que se forma entre la cuerda del ala y el eje longitudinal del avión

Ángulo de flecha: Es el ángulo formado entre la cuerda media y el eje transversal del avión

Ángulo diedro: Mirado el avión desde el frente es el ángulo formado entre el eje transversal del avión y el plano generado por todas las cuerdas alares.

Con todas estas características los fabricantes de aviones diseñan las alas para adaptarlas de mejor manera a la misión que realizará la aeronave.

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Alas y tipos de superficie Alar – Pilotos Chile

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El ala es uno de los dispositivos fundamentales para que el avión vuele, dado que genera la sustentación que vence al peso. Sin embargo, existen varios tipos de forma de ala que permiten que el avión se adapte a distintas condiciones de vuelo.

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Concepto:

Superficie aerodinámica, fuente principal de la sustentación de un avión.

Ala (aeronáutica). Superficie aerodinámica, fuente principal de la sustentación de un avión. La sustentación generada por el movimiento del ala a través del aire es lo que sostiene al avión. Las principales características geométricas de un ala son: su envergadura, o distancia en línea recta de una punta a otra; el área, según se aprecia sobre una vista en planta del avión, y su ángulo de flechado formado por el borde de ataque del ala en relación con una línea perpendicular al plano de simetría del avión. Otra importante característica geométrica es la sección del ala o perfil alar, es decir la forma que presenta si se corta paralelamente al plano de simetría del avión.

El ala cumple varias funciones, además de la de proporcionar sustentación. En los aviones más grandes, los motores se instalan en barquillas sujetas al ala o montadas sobre ella. Las barquillas pueden servir también para alojar el tren de aterrizaje cuando éste se retracta. El espacio vacío dentro del ala generalmente se utiliza para almacenar el combustible.

Muchas de las funciones de control del avión las proporcionan dispositivos especiales construidos como parte del ala. Los más notables son los alerones, aletas movibles que ocupan la parte exterior cercana a la punta y forman el borde de salida del ala. Más cerca del fuselaje, y también en el borde de salida, se encuentran las aletas de aterrizaje, partes movibles que se desplazan hacia atrás y hacia abajo durante el aterrizaje para incrementar la capacidad de sustentación del ala a baja velocidad.

A través de su uso, el avión puede aterrizar más lentamente, o la cantidad de combustible, o el número de pasajeros, pueden ser aumentados a una velocidad dada de aterrizaje. Algunos aviones tienen frenos aerodinámicos para desacelerar a través de un aumento de resistencia al avance. Un dispositivo de esta naturaleza, colocado sobre el ala, un poco adelante de las aletas de aterrizaje, se utiliza de un solo lado en cierto instante, haciendo disminuir la sustentación en esa ala. Actuando como un alerón, este dispositivo se utiliza para control de giro sobre el eje longitudinal del avión.

La carga alar es una medida de carga por cada unidad de área del ala. Las unidades más usadas son: libras por pie cuadrado y kilogramos por metro cuadrado. Como una regla general, los aviones de menor velocidad son más pequeños, tienen cargas de ala menores y son más maniobrables.

Estructura

En una aeronave, la combinación de paneles exteriores fuselados para proporcionar las superficies aerodinámicas de sustentación y los miembros de apoyo interiores que transmiten la fuerza de sustentación al fuselaje, reciben el nombre de estructura de un ala. La estructura se puede describir como una integración del medio externo del ala, la forma aerodinámica de dicha ala y el uso que se propone dar al vehículo. La interacción de estos tres aspectos de diseño lleva a la selección del material, al concepto estructural general y, finalmente, a la selección detallada de formas estructurales, espesor de los materiales, uniones y puntos de fijación. El resultado es un armazón estructural cubierto con un forro metálico que contribuye también a la función de soportar la carga.

La estructura del ala se ha desarrollado a partir del uso primitivo de madera, lona barnizada y alambre. Hoy en día, los forros exteriores de aleaciones de aluminio son elementos primarios estructurales en todos los transportes comerciales, así como en la mayor parte de las naves de uso militar. Se utilizan también magnesio, acero y titanio en la estructura interna principal, así como en áreas locales específicas del forro. Las más exóticas naves de investigación, como el X-15, se construyen, por lo menos parcialmente, con aleación de níquel. Algunos materiales aun menos convencionales pueden utilizarse para estructuras de naves diseñadas para reingreso a la atmósfera.

La derivación de las cargas netas permite una consideración cuantitativa del armazón estructural general. Sin embargo, el diseño de la estructura es inseparable de la selección del material. El espesor y la forma de las partes individuales afectan también la resistencia en estructuras eficientes y de peso ligero, a causa de los modos de estabilidad de compresión.

La alta resistencia estática y el peso ligero -aunados a características razonables de rigidez, resistencia a la corrosión y a la fatiga, costo y moldeabilidad- son consideraciones primarias en la selección del material para una célula. Estas células, que soportan grandes cargas con alta eficiencia, han encontrado estas cualidades en el aluminio. Sin embargo, tal parece que la demanda de mayor velocidad en la interacción con el medio físico, hará que el aluminio sea reemplazado por el acero, los refractarios, la cerámica, y compuestos de éstos. Otros parámetros importantes en la actualidad son las características de resistencia a la ruptura y resistencia en carga, a alta temperatura, en los materiales.

Flexibilidad

Las alas de los aviones son flexibles a fin de tener una mayor resistencia. Por una parte, esa flexibilidad hace que, al estar llenas de combustible para un vuelo, la estructura de la misma esté menos forzada, Y en caso de turbulencia en vuelo, esa misma flexibilidad evita la fractura, como el caso de un árbol frente al viento: Si flexa, soporta vientos muy fuertes. Si su tronco es muy grueso y fuerte y se mantiene erguido, termina partiéndose o siendo arrancado con sus raices del suelo.

No existe una regla fija de cuánto debe poder flexar el ala de un avión antes de partirse. Este valor depende de muchas circunstancias y varía para cada aeronave. Baste decir que el fabricante de la misma debe calcular cual será la carga máxima que soportará en vuelo, y después diseñar el ala en función de ese valor más un margen de seguridad. ¿Cuánto? Ese es uno de los secretos de cada fabricante al diseñar una aeronave, pero baste decir que es lo suficientemente elevado, se puede hablar de porcentajes de dos dígitos, para que el ala pueda soportar cargas en exceso de las máximas pensadas más el margen de seguridad que exijan las autoridades aeronáuticas para certificar la aeronave, y que puede ser del 50 por ciento, es decir, que el ala debe poder aguantar sin partirse al menos 1,5 veces la carga máxima que se estima tendrá en vuelo.

Además, el fabricante deberá demostrar que su ala resiste. Durante las pruebas estáticas con una célula completa, el ala será flexada arriba y abajo para comprobar que no se producen fracturas en ella durante la operación de la aeronave.

Una vez la célula ha servido para demostrar que aguanta todo lo que está previsto y más, el ala será probada por última vez hasta la destrucción. Esto quiere decir que por medio de poleas el ala será flexionada hasta sobrepasar el punto en que se parta en dos. Como ejemplo de la flexibilidad de un ala, en el B-747-400, las alas, de estar vacías de combustible a llenas, se comban y la envergadura del avión aumenta en medio metro como consecuencia de la disminución del diedro de las alas por el peso.

Armazón estructural principal

Esencialmente, la estructura de un ala de aeronave consta de dos vigas en voladizo, sujetas una a la otra. Cada extremo del ala es el final libre del voladizo, y la línea central del vehículo representa el plano en el cual se unen los dos extremos fijos de aquel. La principal porción que soporta la carga de estos voladizos es una caja de vigas, generalmente formada por dos o más tramas, más una porción principal de los forros superior e inferior del ala, que sirven como patines de la viga. Esta caja también proporciona resistencia y rigidez torsionales. Normalmente, la caja principal está diseñada para soportar todas las cargas estructurales principales.

Las porciones de borde de ataque y salida del ala, adelante y atrás, respectivamente, de la caja principal, ayudan a proporcionar la forma aerodinámica requerida. El diseño de estas dos partes minimiza su participación en la función principal de soportar las cargas.

En numerosos sitios dentro de la caja del ala, se encuentran estructuras tipo mampara, llamadas costillas. Estas estructuras internas sirven para mantener la forma rectangular de la caja y para reducir la longitud sin apoyo de las estructuras de la cubierta de presión causada por las cargas aéreas; para separar los tanques de combustible y para distribuir las cargas concentradas de armas, bombas, tren de aterrizaje o motores, dentro de la caja principal. Se encuentran también localizadas en cualquier sección perpendicular del ala, en donde tienen lugar las más notables redistribuciones de cargas.

Estructura del borde de ataque

El borde de ataque o porción más adelantada del ala, sirve a una importante función aerodinámica al establecer un flujo uniforme de aire y una fuerza de sustentación eficiente para el ala. Esta área soporta las presiones aerodinámicas más altas. En el caso de vehículos hipersónicos, también es el punto más crítico del diseño. Estructuralmente, el borde de ataque es un apéndice, un miembro de la estructura aerodinámica cuyas cargas locales deben ser soportadas por la caja principal del ala. Esta estructura toma la forma de viga en voladizo, o de estructura del tipo de arco, desde el borde delantero, líasta la viga vertical frontal.

Frecuentemente, el borde delantero de una aeronave tiene incorporados medios para combatir la formación de hielo durante el vuelo. Gran parte de las aeronaves tienen superficies de borde de ataque con ranura en las alas. Estas pequeñas secciones aerodinámicas son impulsadas hacia fuera y hacia delante en forma automática por la presión del aire, y sirven para mantener un flujo regular sobre el ala a un ángulo de ataque más alto en comparación con el que proporcionaría la forma aerodinámica básica de mayor curvatura. Al decrecer el ángulo de ataque, estos dispositivos son retraídos dentro de la forma básica aerodinámica del ala, por medio de resortes.

Estructura del borde de salida

La estructura del borde de salida es digna de atención por sus diversos dispositivos auxiliares, que ayudan en el control de la aeronave, o contribuyen a reducir las velocidades de aterrizaje de la misma. El espacio situado detrás de la viga posterior de la caja principal es llenado por completo con varias formas de aletas, alerones y superficies de frenado, y sus mecanismos de control hidráulicos o eléctricos.

Las aletas de aterrizaje consisten en una estructura móvil de forma aerodinámica, localizada detrás de la viga posterior junto al fuselaje. Estas aletas ocupan alrededor de dos tercios de la envergadura del ala. Su función aerodinámica es la de incrementar la sustentación, permitiendo así velocidades más bajas de despegue y aterrizaje.

Los alerones están localizados cerca de los extremos de las alas, en el borde de salida. Su principal función aerodinámica es el control de giro de la aeronave sobre su eje longitudinal. Estructuralmente, el alerón es semejante a las aletas de aterrizaje.

Las superficies de frenado son una forma especial de superficie de control y llevan también a cabo la función aerodinámica del alerón, o sea, el control de banqueo de la aeronave. Están localizadas en la superficie superior del borde de salida, aproximadamente al centro del largo de un ala, y se deflexionan solamente hacia arriba por medio del control del piloto. Estas superficies también son usadas durante la carrera de aterrizaje del avión a fin de evitar que corrientes de aire generen sustentación y se pierda efectividad del frenado de las ruedas sobre el piso.

Estructura del ala al fuselaje

El corazón estructural de la aeronave es la unión del ala al fuselaje. Esta conexión es generalmente la más compleja en forma y en análisis. Deben unirse dos elementos estructurales principales, el ala y el fuselaje, con grandes cargas en ángulos rectos la una de la otra, y además deben analizarse para localizar deformaciones consistentes. Las estructuras del ala que se han descrito, están sujetas a fuertes anillos de aluminio o cuadernas. Estas cuadernas distribuyen las cargas del ala hasta los forros o cubiertas del fuselaje.

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Concepto: Superficie aerodinámica, fuente principal de la sustentación de un avión. Ala (aeronáutica). Superficie aerodinámica, fuente principal de la sustentación de un avión. La sustentación generada por el movimiento del ala a través del aire es lo que sostiene al avión.