Superficie alar La superficie alar es es la superficie total del ala (sin incluir el carenado de la panza del avión avión). ). Existen diversidad de criterios a la hora de calcular la superficie alar pues hay que tener en cuenta si se considera como parte del ala las aletas del extremo del ala como parte del ala. Otras discrepancias pueden venir de qué parte es fuselaje y qué parte es ala en la raz. La superficie alar es un par!metro muy importante de dise"o conceptual del avión. #or otro lado define la adimensionalización de diversos coeficientes $lo%ales& como el coeficiente de sustentación&& o mejor como el lar$o de las alas. sustentación
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*alera de superfic superficies ies alares
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+ ,orma en plan planta ta
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- éas éase e tam% tam%ién ién
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Galería de superficies alares 'editar •
1ou$las 1a2ota. 1a2ota. Es raro en un avión con motor a pistones tener una superficie alar %asada en %ordes de ataque hacia atr!s y %ordes posteriores rectos
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3vión de la la aerolineas,ly%e aerolineas,ly%e&& 4om%ardier 1ash 5 6/77 impulsado 6/77 impulsado con hélices y con alas que presentan una elevadaaspect elevadaaspect ratio
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3ir%us 3-/78977 (el tren de aterrizaje se e st! retrayendo)
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4oein$ :-:8/77.
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;n <=87 Extender conalas en flecha (superior) provee de com%usti%le a un ,8++ 0aptor
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*loster >eteor ?,& construido en @A+
Forma en planta 'editar ;na parte fundamental en el dise"o de las alas de una aeronave es su Bforma en plantaC& mejor conocida como BplaneformC. Esto se refiere a la $eometra del ala cuando es vista desde arri%a. =a%e mencionar que m!s all! de afectar la estética del avión& tiene $randes repercusiones en la aerodin!mica del mismo& por lo que un dise"o puede ser m!s o menos adecuado para ciertas velocidades de vuelo
Las formas %!sicas de forma en planta para superficies sustentadoras sonD elptica& rectan$ular& trapezoidal& trapezoidal inversa& semi8trapezoidal& con flecha hacia adelanteatr!s y ala delta.
Ala elíptica Fe utiliza en $ran medida en planeadores. Giene mejores capacidades aerodin!micas que el ala rectan$ular pues su lar$a enver$adura es capaz de capturar las corrientes de viento con mayor facilidad sin la necesidad de un $ran empuje. Giene la mejor distri%ución de car$a en la enver$adura y adem!s el arrastre inducido es menor. Fin em%ar$o su costo de fa%ricación es mayor al del ala rectan$ular y su manufactura es la m!s complicada de todas. 3dem!s tiene peores capacidades en stall que el ala rectan$ular& por lo que en ocasiones se construye con Hashout (!n$ulo a lo lar$o del ala) para contrarrestar este efecto.
Ala rectangular Es un ala de propósito $eneral. Giene sección transversal constante& por lo que su costo y dificultad de manufactura son %ajos. Es capaz de volar a %ajas velocidades& por de%ajo de >ach 7./& y se utiliza por lo $eneral para aeronaves privadas. Giene %uenas capacidades en stall pues ésta condición comienza en la raz del ala y finaliza en la punta& por lo que a medida que entra en pérdida& el control (alerones) puede se$uirse manteniendo. ?o o%stante& sus capacidades aerodin!micas son deficientes.
Ala trapezoidal Es el tipo de ala m!s utilizada hoy en da de%ido a su %uena sustentación y %uena distri%ución de car$a a lo lar$o de la enver$adura. Fu eficiencia aerodin!mica es superior al ala rectan$ular e inferior a la elptica& sin em%ar$o con el !n$ulo adecuado y otras peque"as modificaciones& se puede aproximar en $ran medida a la elptica. 3unque su manufactura resulta m!s la%oriosa que la del ala rectan$ular& es nota%lemente m!s sencilla que la de la elptica& por lo que resulta preferida so%re ésta. Existe una variante& la semi8 trapezoidal& que es una com%inación de la rectan$ular (primera sección del ala) y la trapezoidal (se$unda sección hasta la punta). 3l i$ual que el ala elptica& tiene capacidades m!s deficientes en stall que el ala rectan$ularI pero de i$ual manera& existen métodos para contrarrestar este inconveniente.
Ala con flecha Este tipo de ala se utiliza m!s en aviones que alcanzan velocidades transónicas y supersónicas. Fu dise"o ayuda a reducir el Barrastre de ondaC& $enerado a velocidades transónicas (y mayores) a causa de las ondas de choque& mismas que reducen el flujo a su%sónico. El dise"o ayuda a reducir el !rea afectada por el impacto de las ondas.
Ala delta 3l i$ual que el ala con flecha& el ala delta es utilizada para aviones supersónicos. *enera menor arrastre que otro tipo de alas& lo que le permite volar a $randes velocidades. ?o o%stante& no es efectiva a velocidades %ajas y entra r!pidamente en stall& por lo que solo se utiliza para jets de com%ate y trans%ordadores espaciales.
Cálculo de la superfcie alar Por: Mauricio D. Redondo
Debemos aclarar que este tipo de calculo responde a la ecuación de Bernoulli, con algunas “simplifcaciones” y el resultado que nos da es la uerza de sustentación que tiene el ala y que debe ser IGU! al "#$% de la aerona&e, por lo tanto para entenderla y calcularla debemos tener en claro cada uno de los t'rminos que la compone, adem(s esta ecuación es )!ID para todo lo que &uela solo que *ay que encontrarle la &uelta, pero sir&e desde un aeromodelo *asta un +umbo, entonces L = ½ x r xV2 x S x CL
Donde
! $ustentación -.g/
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r Densidad del aire -.g0m1/
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) )elocidad del aire -m0s/
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$ $uperfcie alar -m2/
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3! 3oefciente de sustentación -$in unidades/
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Explicación !unción de los "#r$inos
“!” es la sustentación generada por el cuerpo que esta e4puesto a 5uido en este caso el aire6 ”r“ !a densidad es la que tiene el aire y es propia de este que cambie con la temperatura y presión, ó sea que, a medida que la aerona&e cambie de altura y &elocidad este termino &ariara, pero aortunadamente para nosotros los constructores siempre que tomemos a&iones que &uelen a menos de 7789m0*, este termino solo &aria por la altura y no por la &elocidad, adem(s este termino ya &a a estar simplifcado para usarse directamente cuando se remplace por sus respecti&o &alor, debe tenerse muc*o 3UIDD% 3%: !$ U:IDD#$ 3%: !$ ;U# $# <##="!3# > $%!% <##="!?< 3%=% $# #@"!I;U# =$ D#!:A#, adem(s se utiliza el &alor que tiene a ni&el del mar, que nunca tiene e4acto este &alor pero unciona muy bien, porque se supone que es cuando un a&ión esta aterrizando los *ace a esa altura6 “)” es la &elocidad que tiene el cuerpo con respecto al aire o bien el aire respecto al cuerpo, esto es redundante pero *ay que aclararlo de todas maneras, y debe ele&arse al cuadrado6 #sto t'rminos corresponde a la presión din(mica que e+erce el aire sobre el cuerpo que se mue&e a tra&'s de este6 l termino de “$” corresponde al de la superfcie alar completa, o sea de punta a punta inclusi&e la que esta dentro del usela+e6 “3!” este termino se le denomina coefciente de sustentación y depende $%!% del ngulo de ataque del perfl alar, como es un coefciente no tiene unidades, este termino no da una muy buena idea de cómo responde el perfl en dierentes (ngulos de ataque y esto es muy importante es por a*C cuando entramos en perdida o como dicen los simuladores de &uelo $A!!, y de a*C es que siempre suena cuando damos demasiado ngulo de ataque6 Va$os al %rano:
"ara el calculo de la sustentación utilizamos como e+emplo el lyer GA que es ultrali&iano que anda por a*C y es el a&ión que yo &uelo y conozco, entonces los que &oy a &erifcar es a que &elocidad &a entrar en perdida con dos pasa+eros muy pesados y en monoplaza, lo *ago de esta manera para que se &ean las dierencias de &elocidad6 Eay que mencionar que la entrada en perdida es uno de los actores que *ay que tomar en cuenta en el diseFo de las aerona&es y que esta entrada en perdida como se realiza con el ngulo de ataque m(4imo toma el cl m(4imo que tiene nuestro perfl Da"os
"eso de la aerona&e con los dos gordos como se &e en la oto es de apro4imadamente 78, la densidad de aire que se toma es de 8,H227 la superfcie alar es de H,7 y el cl que se debe tomar es de apro4imadamente H,7 mas o menos esto signifca que el rango de &ariación casi para cualquier perfl debe ser tomado en 8,H6
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V= &&L x2' ( &CL x r x S'' ½
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V= &&)*+ x2' ( &,.* x +.,22* x ,-.*'' ½
)MHN6O #ste resultado da en metros sobre segundo para con&ertirlos a 9m0* *ay que multiplicarlos por 1,N y para pasarlo a millas terrestres *ay que di&idirlo por H,NP esto nos da apro4imadamente )M16N !o cual es totalmente cierto6 *ora obtendremos la &elocidad de perdida con un solo gordo por lo tanto el peso de la aerona&e a ba+ado H88.g apro4imadamente entonces )M JJ178 42L 0 JH67 4 86H227 4 H67LL K )M116HO !o cual es aun m(s cierto y se puede &erifcar con un solo &uelo de lyer y obser&ar la &elocidad indicada en el &elocCmetro6 Bueno a*ora ya me canse, mi a&ión que es lento y tiene muc*a ala, entonces debo empezar a buscar uno que me empiece a gustar y lo eli+o y tomo los siguientes par(metros, el peso &elocidad de crucero y perdida, esto es muy importante ya que mis par(metros &an a estar cerca de ese a&ión que me gusto6 "ero mi traba+o reci'n comienza, como yo lo quiero construir y debo a&eriguar la superfcie alar debe tomar los mismos datos de por lo menos 2 o 1 a&iones mas que me gusten y que sean similares y a estos datos los tengo presentes pero nos los utilizo por a*ora, entonces eli+an un <:$ $QH 3oyote II que tiene una en&ergadura de O,7 metros y pesa en &ació unos 289g mas o menos6 "ero a mi no me gusta la orma trapezoidal del ala la &oy a *acer rectangular y me gusta que entre en perdida a una 18 millas, conmigocomo e+emplo, que peso como H889g y mi amigo que pesa otros H889g6 > adem(s quiero incrementar la capacidad del tanque de combustible a H88 litro de los 78 originales que tenia, recordar que quiero la nue&a superfcie alar, entonces Da"os
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"eso de la aerona&e "eso en &ació original 288 "eso de los ocupantes 288 3ombustible e4tra 78 litros que el peso debe ser de uno 19g6 #stimación de incremento de peso sobre el ala original H89g "eso m(4imo de despegue O9g :ota mantengo el peso original de la aerona&e y solo como estoy seguro que el peso
de las alas &a aumentar debido a que seguro son m(s grandes6 #s aquC donde debo sacar las caracterCsticas y perormance de los a&iones similares, entonces Velocidad de perdida
)elocidad de perdida 8 millas terrestres 3on&ersión a m0s 8RJH6N016NLMH6 )elocidad de perdida H6 >a tengo los datos como para remplazar en la ormula y despe+o la superfcie alar “$”, y como &oy a poner un ala de madera que mantiene me+or el perfl alar y se lo cambio por otro que me guste mas que el original logro un cambio de 3l de mas 8,87, esto sucede cuando soy muy optimista, por lo tanto $M J! 4 2L 0 J r 4 )2 4 3!L $M JO 4 2L 0 J86H227 4 JH6L2 4 H677L $MHN67Nm2 *ora que ya tengo mi superfcie alar, pero toda&Ca no es la defniti&a debido a que no establecC una &elocidad crucero, con la &elocidad de crucero y la &elocidad de perdida obtendr( mi ala defniti&a entonces establezco que la &elocidad de crucero son O7 millas terrestres y el cl de crucero puede &ariar de 8, mas o mes 8,27, recordar siempre que a mas 3l mas ngulo de ataque, entonces •
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$M J! 4 2L 0 J r 4 )2 4 3!L $M JO 4 2L 0 J 86H227 4 J2622L2 4 86L $MHH61S m2 %btenidas estas dos &elocidades *ago el promedio entre las dos, de tal manera que aumento la &elocidad de perdida y disminuyo la &elocidad de crucero para obtener un equilibrio
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$MJHH61S m2THN67N m2L02 $MH16Om2 #sta es la superfcie alar que debo utilizar6 =i ala elegida es de planta rectangular, y recordando que la superfcie de un rect(ngulo es base por altura *acemos de cuanta que el lado de la altura es la en&ergadura y el otro es la cuerda, entonces di&ido la superfcie 3uerda del ala H6 metros !o cual es bastante lógica6 PD: 3on esta publicación espero aclarar dudas, y espero las criticas constructi&as trate
de in&olucrar a las matem(ticas lo menos posible, e intente pedir a la lógica y obser&ación ayuda para realizar esto, si *ay alguna otra duda en lo que se refere aerodin(mica o estructuras aeron(uticas intentar' contestarles o buscare a alguien que sepa, &oy a intentar siempre primero dar la e4plicación6 )oy a intentar dar una
e4plicación lógica y lo mas (cil que pueda, y si pudo poner algn e+emplo lo *ar', la idea es no repetir las cosas que no entendemos sino &amos a parecernos a un burro lleno de libros, y siempre solo las grandes almas tienen &oluntad para realizar cosas las pequeFas solo tienen deseos, asC que una &ez que se decidan, empiecen con algo, y que no miren al costado ni se comparen nunca porque si *aces eso nunca &as a ni siquiera empezar algo6 =auricio Diego
