¿Cuáles son los efectos del ala plana en un avión? (Effect of wing planform)

Comprender los efectos de las diferentes formas de ala es importante cuando se aprende sobre el rendimiento de las alas y las características de vuelo de los aviones. 

Una forma plana es la forma del ala vista directamente desde arriba y se ocupa del flujo de aire en tres dimensiones. La relación de aspecto, la relación de cono y el barrido (sweepback) son factores en el diseño plano (planform) que son muy importantes para la característica aerodinámica general de un ala.

La relación de aspecto es la relación entre la envergadura del ala y el cordón del ala (wing chord). La relación de afinación puede ser plana o de espesor, o ambas cosas. En sus términos más simples, es una disminución de la raíz del ala (wing root) a la envergadura en el cordón del ala o espesor del ala (wing thickness). Barrido (Sweepback) es la inclinación hacia atrás de un ala, cola horizontal u otra superficie aerodinámica.

Hay dos medios generales por los cuales el diseñador puede cambiar la forma plana de un ala y ambos afectarán a las características aerodinámicas del ala. La primera es efectuar un cambio en la relación de aspecto. La relación de aspecto es el factor primario en la determinación de las características tridimensionales del ala ordinaria y su relación elevación/resistencia (lift/drag). Un aumento en el aspecto relación con la velocidad constante disminuirá la resistencia, especialmente en altos ángulos de ataque, mejorando el rendimiento del ala cuando en una actitud de escalada (climbing attitude).

Una disminución en la relación de aspecto dará un aumento correspondiente en la resistencia. Cabe señalar, que con un aumento en la relación de aspecto hay un aumento en la longitud de la envergadura, con un aumento correspondiente en el peso de la estructura del ala, lo que significa que el ala debe ser más pesado para llevar la misma carga. Por esta razón, parte de la ganancia (debido a una disminución en la resistencia) se pierde debido al aumento de peso, y un compromiso en el diseño es necesario para obtener los mejores resultados de estas dos condiciones conflictivas.

El segundo medio de cambiar la forma plana es mediante el estrechamiento (disminuyendo la longitud del acorde desde la raíz hasta la punta del ala). En general, el estrechamiento provoca una disminución de la resistencia (más efectiva a altas velocidades) y un aumento de la elevación (lift). También hay un beneficio estructural debido a un ahorro en el peso del ala.

La mayoría de los aviones de entrenamiento y aviación general son operados con altos coeficientes de elevación, y por lo tanto requieren relaciones de aspecto comparativamente altas. Los aviones que se desarrollan para operar a velocidades muy altas exigen una mayor limpieza aerodinámica y una mayor resistencia, que requieren bajas relaciones de aspecto. Las relaciones de aspecto muy bajas dan como resultado cargas de ala altas y altas velocidades de pérdida. Cuando el barrido (sweepback) se combina con una relación de aspecto baja, resulta en cualidades de vuelo muy diferentes de una configuración de avión de alta relación de aspecto más convencional. Tales aviones requieren técnicas de vuelo muy precisas y profesionales, especialmente a velocidades lentas, mientras que los aviones con una alta relación de aspecto son generalmente más indulgentes de las técnicas de piloto inadecuadas.

El ala elíptica es el plano subsónico ideal ya que proporciona un mínimo de resistencia inducida para una relación de aspecto dada, aunque como veremos, sus características de estancamiento en algunos aspectos son inferiores al ala rectangular. También es comparativamente difícil de construir. El perfil cónico es deseable desde el punto de vista del peso y la rigidez, pero de nuevo no es tan eficiente aerodinámicamente como el ala elíptica.

Con el fin de preservar la eficiencia aerodinámica del ala elíptica, las alas rectangulares y cónicas se adaptan a veces mediante el uso de giro del ala y la variación en las secciones aerodinámicas hasta que proporcionan lo más cerca posible la distribución de elevación del ala elíptica. Si bien es cierto que el ala elíptica proporciona los mejores coeficientes de elevación antes de llegar a un puesto incipiente, da poca advertencia previa de un puesto completo, y el control lateral puede ser difícil debido a la escasa eficacia del alerón.

En comparación, el ala rectangular tiene una tendencia a detenerse primero en la raíz del ala (wing root) y proporciona una advertencia de pérdida adecuada, eficacia adecuada del alerón, y es generalmente bastante estable. Es, por lo tanto, favorecido en el diseño de bajo costo, aviones de baja velocidad.

Terminología Aeronáutica básica...

¿Qué es Velocidad aérea indicada o IAS o Indicated airspeed?

Se muestra en el dial del indicador de velocidad aérea del instrumento en una aeronave. Velocidad del aire indicada (IAS) es el indicador de velocidad del aire sin corregir para el instrumento, posición y otros errores. Velocidad aérea indicada: la velocidad de una aeronave, tal como se muestra en su indicador de velocidad aérea estático pitot, calibrada para reflejar el flujo compresible adiabático atmosférico estándar a nivel del mar sin corregir por errores del sistema de velocidad aérea. La velocidad del aire calibrada (CAS) es corregida por errores de instrumentos, errores de posición (debido a una presión incorrecta en el puerto estático) y errores de instalación.

¿Qué es Sistema de navegación inercial  o INS o Inertial navigation system?

Sistema de navegación inercial (INS). Sistema de navegación basado en un ordenador que sigue el movimiento de una aeronave a través de las señales producidas por los acelerómetros de a bordo. La ubicación inicial de la aeronave se introduce en el ordenador, y todos los movimientos posteriores de la aeronave se detectan y se utilizan para mantener la posición actualizada. Un INS no requiere ninguna entrada de señales externas.

¿Qué es Cadena de errores o Poor judgment chain (factores humanos)?

Una serie de errores que pueden conducir a un accidente o incidente. Dos principios básicos generalmente asociados con la creación de una cadena de malos juicios son: (1) una mala decisión suele llevar a otra; y (2) a medida que crece una cadena de malas decisiones, se reduce el número de alternativas posteriores para continuar con un vuelo seguro. El objetivo de ADM es romper la cadena de malas decisiones antes de que pueda causar un accidente o incidente.

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Fuente: La información (texto e imágenes) utilizado para este artículo está basado en el manual de la FAA (Pilot’s Handbook of Aeronautical Knowledge - FAA-H-8083-25B) y manuales de instrucción de centros académicos aeronáuticos.