dispositivo hipersustentador
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[1 CONTROL DE LECTURA TEMA 2.5 ] Rafael Uscanga Ruiz Un dispositivo hipersustentador es diseñado para aumentar la sustentación, en determinadas fases del vuelo de una aeronave. Su fin es evitar la entrada en pérdida durante fases concretas del vuelo, como el aterrizaje o el despegue, replegándose o quedando inactivo durante el vuelo normal de crucero. De este modo permite al avión volar a velocidades más bajas en las fases de despegue, ascenso inicial, aproximación y aterrizaje, aumentando su coeficiente de sustentación. Se utilizan también, con bajos índices de extensión, cuando por alguna razón es necesario volar a bajas velocidades. Los más comunes son planos móviles en el perfil alar que, cuando son utilizados, modifican ciertas características de la región del ala donde se encuentran, como su curvatura o su cuerda. Hay que tener en cuenta que introducir un dispositivo hipersustentador en un ala siempre introduce elementos mecánicos y por tanto peso en la misma y por tanto son, en un principio, elementos no deseables y que al instalarlos siempre se buscan los más sencillos. Los dispositivos hipersustentadore s se pueden dividir en dos tipos principales: Pasivos: son dispositivos que modifican la geometría del ala ya sea aumentando su curvatura, su superficie o bien generando huecos para controlar el flujo. Activos: son dispositivos que requieren una aplicación activa de energía directamente al fluido. Dispositivo Características Flaps Planos: Estos son formados simplemente por bajar una parte del ala hasta un cierto punto. Las deflexiones hechas hacia abajo del borde de salida son llamadas “deflexiones positivas del flap”. La deflexión de un flap plano si ningún alargamiento cambia la cámara de la sección de ala y resultan en cambios de característ ica aerodinámicas que pueden ser calculadas por la teoría de las secciones delgadas si el flujo no se separa de la superficie. Para las secciones más comunes, esta condición está satisfecha razonablemente por las deflexiones del flap a no más de 10 a 15 grados. La teoría permite cálculos del ángulo a cero levantamiento, el coeficiente de momento de cabeceo y la distribución de cuerda con precisión razonable. La efectividad del flap en incremento del levantamiento máximo no puede ser calculada. Glauert 35 calculo el efecto de los flaps plano cambiando el ángulo de cero levantamiento, el momento de cabeceo y los momentos de los flaps a diferentes ángulos. Pinkerton 81 calculo las cargas del flap que son presentadas en la figura. El rango de cambio del coeficiente de levantamiento del flap con la sección de coeficiente de levantamiento dci1/di y la defección del fap dc1/dδ son ploteados contra el rango de la cuerda del flap hacia la sección de la cuerda.
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[1 CONTROL DE LECTURA TEMA 2.5] Rafael Uscanga Ruiz
Un dispositivo hipersustentador es diseñado para aumentar la sustentación, en determinadas
fases del vuelo de una aeronave. Su fin es evitar la entrada en pérdida durante fases concretas del
vuelo, como el aterrizaje o el despegue, replegándose o quedando inactivo durante el vuelo
normal de crucero. De este modo permite al avión volar a velocidades más bajas en las fases de
despegue, ascenso inicial, aproximación y aterrizaje, aumentando su coeficiente de sustentación.
Se utilizan también, con bajos índices de extensión, cuando por alguna razón es necesario volar a
bajas velocidades.
Los más comunes son planos móviles en el perfil alar que, cuando son utilizados, modifican ciertas
características de la región del ala donde se encuentran, como su curvatura o su cuerda.
Hay que tener en cuenta que introducir un dispositivo hipersustentador en un ala siempre
introduce elementos mecánicos y por tanto peso en la misma y por tanto son, en un principio,
elementos no deseables y que al instalarlos siempre se buscan los más sencillos.
Los dispositivos hipersustentadores se pueden dividir en dos tipos principales:
Pasivos: son dispositivos que modifican la geometría del ala ya sea aumentando su
curvatura, su superficie o bien generando huecos para controlar el flujo.
Activos: son dispositivos que requieren una aplicación activa de energía directamente al
fluido.
Dispositivo Características
Flaps Planos: Estos son formados simplemente por bajar una parte del ala
hasta un cierto punto. Las deflexiones hechas hacia abajo del
borde de salida son llamadas “deflexiones positivas del flap”.
La deflexión de un flap plano si ningún alargamiento cambia la
cámara de la sección de ala y resultan en cambios de
característica aerodinámicas que pueden ser calculadas por la
teoría de las secciones delgadas si el flujo no se separa de la
superficie. Para las secciones más comunes, esta condición
está satisfecha razonablemente por las deflexiones del flap a
no más de 10 a 15 grados. La teoría permite cálculos del
ángulo a cero levantamiento, el coeficiente de momento de
cabeceo y la distribución de cuerda con precisión razonable.
La efectividad del flap en incremento del levantamiento
máximo no puede ser calculada. Glauert35
calculo el efecto de
los flaps plano cambiando el ángulo de cero levantamiento, el
momento de cabeceo y los momentos de los flaps adiferentes ángulos.
Pinkerton81
calculo las cargas del flap que son
presentadas en la figura. El rango de cambio del coeficiente
de levantamiento del flap con la sección de coeficiente de
levantamiento dci1/di y la defección del fap dc1/dδ son
ploteados contra el rango de la cuerda del flap hacia la
sección de la cuerda.
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La presión de distribución sobre la sección de ala conun flap deflactado también puede ser calculado en la sección
de la Teoría del ala en el Capítulo 3, pero esos cálculos para
un numero de deflexión de flap son excesivamente
laboriosos. Estas distribuciones de presiones pueden ser
calculadas en la teoría de las secciones delgadas explicadas
por Allen6
pero los resultados no son muy precisos. Allen
obtiene distribuciones muy empíricas asociadas con los
cambios de la cámara que permite cálculos razonables
aproximados a las distribuciones de peso para las secciones
de alas con flaps. Estas y otros datos2
muestran que el ángulo
máximo del coeficiente con el flap deflactado esgeneralmente menos para la sección plana de ala.
Información adicional acerca de los Flaps están presentadas
por Jacobs47
, Abbott2
y Wenzinger148, 149, 156
.
Flaps partidos o seccionados: Es una de las formas más simple de las superficies
hipersustentadoras. El flap partido más usual está formado
por reflectar una porción de la parte baja de la superficie con
un punto de pivote en la superficie en el eje delantero de la
parte detectada. Este tipo de flaps pueden ser deflactados
como si extendieras parte del borde de salida del ala, ya sea
con carenado o sin carenado entre el flap y la sección del ala.
Este tipo de flaps derivan su efectividad por el largo
incremento de combadura que producen y por el efectivo
incremento del área del ala. En las curvas de levantamiento
aparentemente existe una tendencia a la curva de
levantamiento para las deflexiones largas de los flaps ser
mejor que para las deflexiones moderadas. Las deflexiones de
este tipo de flaps producen un incremento de resistencia al
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avance. Las presiones sobre este tipo de flaps son muy
parecidas a las de los flaps planos y se pueden predecir por el
método de Allen6. La información requerida para el
diseño estructural son dadas por Wenzinger y rogallo156
.
Flaps Ranurados: Dan un mayor número de espacios entre la porción principalde la sección de ala y el flap deflactado; y derivan su
efectividad por el incremento de la combadura y en algunos
casos, por el incremento de la efectividad de la cuerda de la
sección. Los ductos filtran aire de alta energía de la parte baja
a la parte alta de la superficie y direcciona este aire de tal
manera que retrasa la separación del flujo sobre el flap y
provee una capa de control. Este tipo de flaps están
clasificados por su geometría. Existen los simples y los
externos, los simples son una parte del ala que se extiende y
aumenta en cierto modo la cuerda del perfil, Los externos,
investigados por Wragg156
, Platt83, 84, 85
y Wenzinger151
.
También existen este tipo de flaps pero dobles, y con
investigaciones hechas por Harris40
, Purser91
y Fischel31
de
aproximadamente .30c y .40c en el NACA23021 y 23012
secciones de ala indicando el coeficiente de levantamiento
máximo para el orden de 3.3 y 3.5 para los dos tamaños de
flap.
Dentro del texto leído, se hacen análisis de las diferentes
graficas de levantamiento y coeficientes para los diferentes
flaps, para que el lector note cuales son las diferencias y para
que al momento de seleccionar una configuración para un
flap para cierta aeronave, se haga la decisión más sabia
dependiendo para cual sea el menester para el que serequiera el flap.
Dispositivos de
hipersustentación del borde de
ataque (Slats):
Este tipo de dispositivos están montados al frente del borde
de ataque del ala y a cierta altitud sirven para asistir en
cambiar el aire alrededor del borde de ataque a ángulos de
altura para retrasar la pérdida del borde de ataque. Deben de
estar en posición o deben de ser retirables. Este tipo de
superficies han sido investigadas por Weick y Sanders146
y
muestran que los slats de este tipo con cuerdas varían de 7.5
a 25 por ciento de la cuerda del ala con varias secciones,todas producen substancialmente el mismo coeficiente de
levantamiento cuando se localizan en la posición óptima de
relación
Slots: Permiten que el paso de alta energía de aire de la parte baja
de la superficie para el control de la capa limite en la parte
superior son características comunes de muchos dispositivos
de alto levantamiento. La aplicación más común es el flap
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seccionado.
Flaps de Borde de Ataque : Se puede formar por bajar una porción de la sección del ala
de manera similar a lo que se hace con los flaps. Este tipo de
slats reducen la presión ordinaria relacionada con los altos
ángulos de ataque y por lo tanto retrasan la separación.
Krueger59, 60
, Lemme63,64,65
y Koster58
muestran incrementos
del levantamiento máximo hasta de .7. Fullmer32
investigó
dos tipos de slats en el NACA 641-012 a un número de
Reynolds de 6 millones.
Control de capa límite la idea de añadir energía cinética al la capa de borde, como
medio de incremento del máximo levantamiento ha sido
obvio desde que el mecanismo básico de separación fue
entendido por primera vez87
. La energía cinética de las capas
de aire se cierra en la superficie y puede ser incrementada
removiendo la energía baja a través de ranuras seccionadoras.
Aquí se tiene que pensar en dónde se tienen que colocar ya
que nos enfrentamos a varios problemas entre ellos la
pérdida de presión en la parte superior si se coloca mal, por lo
que se hacen delgados para evitar esto.
Al hacer esto debemos observar qué tanto se va a
incrementar el peso y la complejidad de la aeronave.
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