Aerodinámica

Dispositivos Hipersustentadores e Hiposustentadores

Los dispositivos Hipersustentadores se caracterizan por buscar aumentar la sustentación mediante el aumento de la cuerda aerodinámica alar.

Esto genera que la línea de curvatura media aumente, obligando al fluido sobre el ala (en este caso aire) a tener que acelerar su velocidad en el extrados por el aumento de distancia que debe recorrer versus las partículas por debajo del ala (Intrados), por consiguiente aumentando la sustentación y reduciendo la velocidad de stall para permitir vuelos a menor velocidad.

Son utilizados comúnmente durante las fases de despegue y aterrizaje.

Que ocurre cuando el flap, o dispositivo hipersustentador es extendido?

Se genera un cambio en el pitch o actitud de la aeronave. Dicha dirección y intensidad del cambio depende de factores como la posición de los flaps relativa al centro de presiones y centro de gravedad. Además, se genera un aumento de resistencia inducida y de forma, tanto por el aumento de sustentación como por la superficie en si.

En la practica, para el despegue, un setting alto de flap dentro del rango permitido para el despegue resultara en una reducción de la carrera de despegue para un peso dado ya que aumenta el coeficiente de sustentación debido al aumento de la cuerda media alar, por consiguiente resultando en menores velocidades de stall y rotación. El efecto adverso es que esto genera un aumento en la resistencia inducida que reduce la performance de ascenso. Un setting de flap menor o ningún uso de flaps resultara en una mayor carrera de despegue ya que se requiere mayor velocidad para lograr la sustentación requerida, pero al reducir la resistencia resultara en una mejor performance de ascenso.

Por el contrario, un setting de flap fuera del rango de despegue generara un aumento de resistencia excesivo que no permitirá una aceleración hasta la velocidad requerida para rotar.

 

Víctor Contreras: Título I - Casiopea

 

El siguiente video nos demuestra como el aire reacciona con los flaps acelerando el flujo sobre el ala (Extrados) y aumentando la resistencia, notándolo en el flujo de aire detrás del ala.

Cabe destacar que hay distintos tipos de flaps, como por ejemplo, Flap Sencillo, Flap ranurado, Flap Fowler, entre otros. Algunos ejemplos los podemos ver en la imagen de abajo.

Flaps | SKYbrary Aviation Safety

 

Los dispositivos Hiposustentadores se caracterizan por generar un aumento de resistencia y/o separar la capa límite para reducir la sustentación.

Existen tres funciones de los dispositivos hipersustentadores o spoilers.

  • Roll Control (Control de alabeo).
  • Speed Brakes (Freno Aerodinámico).
  • Ground Lift Spoilers (Freno de Sustentación en tierra).

Algunas de las razones por las que se requieren spoilers y/o spoilerons (Spoilers que actúan como alerones en algunos casos) son:

Los Alerones pueden ser limitados en tamaño limitando su eficiencia y además en alas delgadas con ángulo en flecha pronunciado combinado con una ala larga (Flechado o Sweep angle), se experimenta un alto grado de sustentación y por consiguiente de carga, resultando en que las puntas de ala donde van los alerones se ‘doblen’ estructuralmente resultando en comandos inversos de alerones, por lo que se instalan ‘Spoilerones’ para evitar dicho efecto, reemplazando a los alerones en altas velocidades.

Los alerones además tienden a perder efectividad a altas velocidades en alas con flechado pronunciado, debido a que el flujo aerodinámico sobre ellos fluye de forma diagonal, y en especial en las alas con alto ángulo de flechado general un momento de yaw o guiñada cuando son sometidas a un comando de roll o input de alerón, conocido como yaw adverso, que se puede contrarrestar con este tipo de superficie (Spoileron).

Y ademas son utilizados comúnmente en vuelo, ya que al desplegarse los llamados spoilers, generan un aumento en la resistencia parasita y reducen la sustentación del ala en algunos tipos de spoilers que van sobre ella (Extrados), asistiendo así en vuelo en la reducción de velocidad y/o en la pérdida de altitud. En tierra, separan la capa limite alar reduciendo la sustentación, aumentando así el peso en las ruedas para una mejor eficacia de frenado. Existen también spoilers que se despliegan tanto sobre como debajo del ala. Esto depende exclusivamente del diseño del fabricante.

 

 

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