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Tras ver cómo funcionan las alas y cómo entran en pérdida, nos toca ver qué son los hiper-sustentadores y cómo funcionan: flaps, slats, slots, capa límite soplada…
Aunque en las entradas anteriores no lo dijeramos, el resultado es que la sustentación depende de
- La velocidad relativa ala/aire
- La geometría del ala
- Curvatura del perfil
- Superficie alar
- densidad del aire
- Ángulo de ataque.
Sobre la densidad del aire no podemos actuar, pero sí sobre todas las demás. El ángulo de ataque suele venir determinado por lo que estamos haciendo en ese momento. Si estamos en crucero el ángulo será pequeño, mientras que en aterrizajes y despegues será más elevado. El problema es, tanto en despegue y aterrizaje la velocidad es baja y no podemos jugar mucho con ella y que si el ángulo de ataque lo elevamos demasiado se desprende la capa límite y entramos en pérdida. Así pues, ¿cómo poder volar con un ángulo de ataque elevado o incluso retrasarlo?
Solemos encontrar dos formas: modificar la geometría del perfil o energizar la cápa límite, aunque no son necesariamente «puros» y pueden combinarse.
Hipersustentadores que modifican la forma del perfil
Dentro de este tipo de hipersustentadores encontramos dos tipos, de borde de ataque y de borde de salida.
En el borde de salida encontramos los flaps. Los flaps son esas aletas en el borde de salida de forma simétrica, aumentando la curvatura del ala. Si además de aumentar la curvatura del ala se despliegan hacia atrás aumentando la superficie en planta del ala tenemos un flap fowler. Otros tipos más refinados además tienen ranuras, que comunican el intradós con el extradós permitiendo el paso de aire de uno a otro y soplando la capa límite, energizándola de este modo.
Tabla de hipersustentadores
Tabla de hipersustentadores
En el borde de ataque encontramos el flap Krüger y el slat, que puede ser ranurado o no. Como sus hermanos del borde de salida están se encargan de modificar la curvatura del ala. Si además existe una ranura, energizan la capa límite, retrasando aún más su pérdida.
Slat, flap Krüger y slot
Hipersustentadores que energizan la capa límite
Dentro de este tipo encontramos varios. Los más sencillos son simples ranuras que ponen en contacto intradós y extradós y dejan pasar el aire de uno a otro, soplando así la capa límite. Este es el caso de la ranura de borde de ataque, también conocida como slot, y que no hay que confundir con el slat, de hecho el slat puede no tener ranura. A menudo este tipo de ranuras las encontramos combinadas con los flaps, en los llamados flaps ranurados.
Slat ranurados y slot
Además de estos tenemos en sí los sopladores de capa límite. Consiste en distribuir poros sobre la superficie y soplar aire de forma mecánica a través de ellos.
La última forma de energizar la capa límite es «succionarla», creando el vacío y adhiriendo así la capa al perfil.
Succión o soplado de la capa limite
Estos dos últimos tipos se han utilizado poco y de forma experimental básicamente de manera experimental. Hacer notar que se están ensayando hoy en día en el empenaje vertical de un demostrador de Boeing, para lograr así reducir el tamaño de estas superficies y por tanto su resistencia.
También podríamos meter en este grupo a los generadores de torbellinos. Los generadores de torbellinos se sitúan en el borde de ataque, de tal manera que la capa límite pase rápido de ser laminar a ser turbulenta. El flujo laminar sobre el perfil nos da una menor resistencia aerodinámica, mientras que el flujo turbulento tiene más energía y por tanto tarda más en desprenderse, permitiendo mayores ángulos de ataque a baja velocidad.
Generadores de torbellinos
Cómo varía la sustentación en función de los hipersustentadores
Por cierto, si a alguno le queda ganas de leer algo un poco más técnico, os dejo tres enlaces sobre control de la capa límite que pueden ser de vuestro interés:
- Naca Report
- Artículo en Air Facts
- Notas sobre una película de unos ensayos filmada en 16mm
Propuesta de Cessna con control de la capa limite