2012

E.E.T. Nº8 Jorge Newbery

[DISPOSITIVOS HIPERSUSTENTADORES] [Son dispositivos que aumentan la sustentación del ala de una aeronave]

Dispositivos Hipersustentadores Un dispositivo hipersustentador es un ingenio aerodinámico diseñado para aumentar la sustentación, en

determinadas fases del vuelo de una aeronave. Su fin es aumentar la cuerda aerodinámica y la curvatura del perfil alar, modificando la geometría del perfil de tal modo que la velocidad de entrada en pérdida durante fases concretas del vuelo, como el aterrizaje o el despegue se reduzca de modo significativo, permitiendo un vuelo más

lento que el de crucero. El dispositivo se desactiva replegándose 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.

Dispositivos Hipersustentadores Pasivos

Flaps:

Situado en el borde de salida del ala. Aumenta el coeficiente de sustentación del ala mediante el aumento de superficie o el aumento de coeficiente de sustentación del perfil, entrando en acción en momentos adecuados,

cuando este vuela a velocidades inferiores a aquellas para las cuales se ha diseñado el ala, replegándose posteriormente y quedando inactivo. Los hay también de borde de ataque. Los flaps modernos de borde de salida son estructuras muy complejas formadas por dos o tres series de cada lado, y de tres o cuatro planos sucesivos,

que se van escalonando y dejando una ranura entre cada uno de ellos. El efecto hipersustentador de estos sistemas es impresionante.

Situados en la parte interior trasera de las alas, se deflectan hacia abajo de forma simétrica (ambos a la vez), en

uno o más ángulos, con lo cual cambian la curvatura del perfil del ala (más pronunciada en el extradós y m enos pronunciada en el intradós), la superficie alar (en algunos tipos de flaps) y el ángulo de incidencia, todo lo cual

aumenta la sustentación (y también la resistencia).

Se accionan desde la cabina, bien por una palanca, por un sistema eléctrico, o cualquier otro sistema, con varios

grados de calaje (10º, 15º, etc.) correspondientes a distintas posiciones de la palanca o interruptor eléctrico, y no se bajan o suben en todo su calaje de una vez, sino gradualmente. En general, deflexiones de flaps de hasta unos 15º aumentan la sustentación con poca resistencia adicional, pero deflexiones mayores incrementan la resistencia

en mayor proporción que la sustentación.

Los diferentes tipos de flaps son:

Plain Flaps (Flaps Común): Son idénticas a los alerones, con la excepción de que ambos lados baja al mismo tiempo y su instalación en los monoplanos se hace en la parte del ala no ocupado por los alerones. En los biplanos, comúnmente están situadas en un ala y los alerones en otro. Este tipo de Flaps aumentan el coeficiente

de sustentación (cambiando la curvatura del ala).

Slit Flaps (Flaps Partido): Esta situada exactamente delante del borde de fuga y embutida en la cara inferior

del ala, con la que forma una sola superficie. Consiste simplemente, en una chapa plana de metal articulada en su borde delantero. Los ensayos demuestran que es relativamente liviana y eficaz, pero los momentos de articulación son grandes y hacen difícil su funcionamiento. Su efecto es menor dado que solo afecta a la curvatura del

intradós.

Zap (o de Alfaro): Son similares a los flaps partidos cuando están replegados, pero cuando se abren, el eje de

las articulaciones se mueven hacia atrás de manera que el borde de fuga del ala y del flaps permanecen en una recta perpendicular a la cuerda. Cuando se deflecta la parte móvil se desplaza hacia el extremo del ala. Este tipo de flaps es más eficaz que las del tipo común, y su manejo es más fácil. Este tipo de flaps aumenta la superficie

del ala y de la curvatura (CL).

Slotted Flaps (Flaps-Slats): En este tipo de flaps además de bajar la parte del borde de fuga, se genera una ranura entre el flaps y la otra parte del ala, disminuyendo la resistencia aerodinámica.

Flaps Fowler (Flaps Extensible): Idénticos a los flaps zap, se desplaza totalmente hasta el extremo del ala, aumentando enormemente la curvatura y la superficie alar, dejando una ranura, lo que permite aumentar

considerablemente la sustentación y disminuir la resistencia aerodinámica. En vez de girar hacia abajo sobre una bisagra, se desliza hacia atrás. En la primera parte de su extensión, aumenta la resistencia muy poco, pero aumenta el ángulo de ascenso en la medida que aumenta el área del ala. A la medida que la extensión continúa, y

se desvía hacia abajo, en la última parte de su recorrido aumenta la resistencia.

Stotted Fowler Flaps (Flaps-Slats-Extensible): Es una combinación de: plain flaps, flaps fowler y slats. Este

flaps además de extenderse hacia atrás (flaps fowler), mientras se extiende deja dos o más ranuras que comunican el intradós y el extradós y luego baja la parte del borde de fuga (plain flaps). Mientras se extiende los flaps la resistencia aumenta muy poco, pero cuando desciende aumenta más la resistencia. Las ranuras que se

forman hacen que se produzca una corriente de aire entre el intradós y el extradós que reduce significativamente la resistencia aerodinámica. Este tipo de flaps no solo aumenta la curvatura del ala, sino que aumenta la superficie.

Flaps Krueger: Son como los flaps fowler, pero están situado en el borde de ataque en vez del borde de fuga.

Los flaps únicamente deben emplearse en las maniobras de despegue, aproximación y aterrizaje, o en cualquier

otra circunstancia en la que sea necesario volar a velocidades más bajas que con el avión limpio.

Las ventajas de los flaps son:

Aumento de la sustentación.

Aumento del coeficiente de sustentación.

Aumento de la resistencia.

Algunos aumentan la superficie alar.

Posibilidad de volar a velocidades más bajas sin entrar en pérdida.

Se necesita menor longitud de pista en despegues y aterrizajes.

La senda de aproximación puede ser más pronunciada.

Crean una tendencia a picar.

En el momento de su deflexión el avión tiende a ascender y perder velocidad.

Ángulo de planeo mayor sin aumento de la velocidad, lo que permite salvar obstáculos al aterrizar y también

facilita el aterrizaje en pequeños campos.

Al actuar como “frenos aerodinámicos” hacen posible una corrida más corta en el suelo para detener el avión.

El uso de los flaps evita que la pérdida de sustentación en las extremidades de un ala ahusada aparezca

primero, lo que es una característica peligrosa de esta forma de ala que, en otros respectos, es sumamente

valiosa.

Las desventajas de los flaps son:

Debido a la resistencia sumamente elevada, es muy difícil controlar la trayectoria del vuelo cuando se

aumenta el ángulo de ataque.

Todos los dispositivos hipersustentadores causan un aumento en el peso y, además, siempre existe la

posibilidad de fallas mecánicas.

Los flaps no se manejan de forma automática y su control constituye otro dispositivo más que tiene que

manejar el piloto.

Como generalmente se extienden a lo largo del borde de fuga entre los alerones, cuando están

completamente bajos interferirán con el funcionamiento de aquéllos, y harán más difícil el control lateral del avión;

en consecuencia es necesario efectuar los aterrizajes con viento cruzado con sumo cuidado.

En la figura 1.1 se ilustra varios tipos de flaps.

A velocidades normales cuando los flaps están replegados no afectan las características de sustentación del ala.

Cuando se bajan los flaps para el aterrizaje la curva del coeficiente de sustentación del perfil muestra un aumento sobre la curva del perfil básico, a ángulos de ataque iguales, el coeficiente de sustentación máximo

aumenta hasta un 70% según el tipo de flaps que se utilice. La figura 1.2 ilustra este fenómeno.

Este aumento en el coeficiente de sustentación dará una disminución de la velocidad de aterrizaje. En la

figura1.2 también se puede observar que el coeficiente de sustentación máximo aparece a un ángulo un poco menor.

Fig. 1.2 (Efecto de los flaps en el coeficiente de sustentación y en el ángulo de ataque)

Slats:

Situados en el borde de ataque del ala, son dispositivos móviles que crean una ranura entre el borde de ataque del ala y el resto del plano. A medida que el ángulo de ataque aumenta, el aire de alta presión situado en la zona

inferior del ala trata de llegar a la parte superior del ala, dando energía de esta manera al aire en la parte superior y por lo tanto aumentando el máximo ángulo de ataque que el avión puede alcanzar. Es un mecanismo de soplado que aporta movimiento a la capa límite ayudando a vencer el gradiente adverso de presiones; así se retrasa el

desprendimiento de la corriente con respecto al aumento del ángulo de ataque.

Son superficies hipersustentadoras que actúan de modo similar a los flaps. Situadas en la parte anterior del ala,

al deflectarse canalizan hacia el extradós una corriente de aire de alta velocidad que aumenta la sustentación permitiendo alcanzar mayores ángulos de ataque sin entrar en pérdida. Se emplean generalmente en grandes aviones para aumentar la sustentación en operaciones a baja velocidad (aterrizajes y despegues),

aunque también hay modelos de aeroplanos ligeros que disponen de ellos.

En muchos casos su despliegue y repliegue se realiza de forma automática; mientras la presión ejercida sobre

ellos es suficiente los slats permanecen retraídos, pero cuando esta presión disminuye hasta un determinado nivel (cerca de la velocidad de pérdida) los slats se despliegan de forma automática. Debido al súbito incremento o disminución (según se extiendan o replieguen) de la sustentación en velocidades cercanas a la pérdida, se debe

extremar la atención cuando se vuela a velocidades bajas en aviones con este tipo de dispositivo.

Los diferentes tipos de slats son:

Automático: El slat está al ras con el borde de ataque del ala, hasta que se reduzca fuerzas aerodinámicas, lo que permite que se extiendan cuando sea necesario.

Fijo: Los slats están permanentemente extendidos. Esto se utiliza a veces en aeronaves de baja velocidad o cuando la simplicidad tiene prioridad sobre la velocidad.

Móvil, accionado desde la cabina: Los slats son controlado por el piloto. Este tipo de slats es el más común.

Fig. 2.1 (Slats)

El efecto de la desviación de esta corriente sobre el flujo total del aire, y por consiguiente la ventaja de este

dispositivo, se explica en la figura 2.2.

Fig. 2.2 (Flujo del aire a través de las ranuras)

El perfil de la aleta auxiliar es el de un ala de gran combadura que se adapta al borde de ataque de un ala

normal. Si no pudiera moverse, el flujo de aire sería igual al del ala común, como se muestra en A y B. Sin

embargo, se mueve por medio de un sistema de palancas sostenido por el larguero frontal. Si se considera

aisladamente, el flujo aparecería como se indica en C. Cuando está separada del ala, a un ángulo de ataque

elevado para formar la ranura, el aire fluirá por ella, como resultado de la presión relativamente baja existente en la

parte superior del ala. (Véase la figura 2.2, D.) Al ser desviada a lo largo de la cara superior del ala por la forma de

la aleta, esta corriente de aire detendrá la separación de los filetes fluidos, y producirá un aumento del ángulo de

ataque. Efectivamente, no se alcanzará el punto de separación hasta un ángulo de ataque de casi el doble del de

pérdida de sustentación normal, siempre que la ranura esté bien diseñada y funcione apropiadamente. Esto se

ilustra en la figura 2.3.

Fig. 2.3 (Efecto de la ranura sobre el coeficiente de sustentación)

Consecuencia evidente del diagrama es que la sustentación aumenta a ángulos en que la ranura está abierta, y

el CL máximo no sólo es mayor sino que aparece a un ángulo de ataque mucho mayor. En consecuencia, un avión que tenga las alas con ranuras tendrá una velocidad de pérdida de sustentación mucho menor que otro que no las tenga. Este sistema de ala con ranuras es muy eficaz cuando se quiere buena estabilidad lateral y al mismo

tiempo se desea evitar barrenas imprevistas.

El funcionamiento automático de las ranuras depende de la distribución de presiones en función del ángulo de

ataque. Se debe recordar que el borde de ataque está sometido a cargas dirigidas hacia abajo a ángulos de ataques pequeños, y a mayor depresión a medida que aumentan éstos. Mientras haya una carga dirigida hacia abajo la ranura permanecerá cerrada. A medida que aumenta la succión sobre la aleta auxiliar, la resultante de

todas las fuerzas que actúan sobre ella alcanzará finalmente un valor y dirección suficiente para moverla sobre el mecanismo debidamente diseñado.

Fig. 2.4 (Efecto de flaps y ranuras en el coeficiente de sustentación y el ángulo de ataque)

Las desventajas de los slats son:

El peso adicional y las partes móviles.

Trenes de aterrizaje con piernas más largas en el caso de que tenga patín de cola. Para evitar aterrizajes sobre el patín de cola, debido al aumento del ángulo de ataque.

Si las ranuras no se ajustan correctamente o no actúan con igual libertad en ambas extremidades del ala, su importancia se destruye completamente.

Están colocadas en las partes más expuestas del ala a la formación del hielo, y si éste se formara, evitaría su funcionamiento.

Con un desequilibrio producido por cualquiera de las causas arriba mencionadas se produciría una barrena y el control lateral sería sumamente difícil.

Debido a las razones expuestas es importante poder disponer de un dispositivo que fije en posición de cerrada las aletas cuando funcionen mal. Además, debido al aumento de rigidez lateral producido por las ranuras, es aconsejable mantenerlas fijas cuando se efectúan maniobras violentas. Hay un dispositivo de esta naturaleza que

se maneja desde la cabina del piloto. Algunas veces se equipan aviones con una combinación de ranuras y flaps.

Ventajas de la combinación de flaps y slats:

Velocidad de aterrizaje mucho menor y mejor control de la trayectoria de vuelo.

Ayuda a eliminar la pesadez de proa (la parte de adelante) causada por el uso de flaps solamente.

El ángulo de ataque correspondiente a la pérdida de sustentación difiere muy poco del de su perfil básico y,

en consecuencia, no es necesario cambiar la longitud del tren de aterrizaje.

Spoiler:

Es un dispositivo que busca reducir la fuerza de sustentación de una aeronave. Los spoilers son placas montadas en la cara superior de las alas de un avión que pueden desplegarse hacia arriba modificando el flujo

laminar “echándolo a perder” (spoil; en inglés, “echar a perder”). Con esto, el spoiler provoca una entrada en pérdida controlada sobre la porción del ala situada tras él, reduciendo notablemente la sustentación. Los spoilers se diferencian de los frenos aéreos en que éstos últimos están diseñados para incrementar el arrastre mientras

van reduciendo poco a poco la fuerza de sustentación; sin embargo los spoilers reducen considerablemente esta fuerza sólo con un aumento moderado de la fuerza de arrastre.

Los spoilers se utilizan en los planeadores en particular para controlar su tasa de descenso, lo que permite

realizar un aterrizaje controlado en el punto deseado. Los spoilers son necesarios porque aunque una alta tasa de descenso puede conseguirse mediante un cabeceo pronunciado hacia abajo, esto puede resultar en un aumento

significativo de la velocidad, excediendo posiblemente los límites de seguridad. De todos modos, aún inclinando el aparato hacia abajo, puede no conseguirse la tasa de descenso necesaria.

Los aviones comerciales están normalmente equipados con spoilers. Estos dispositivos se utilizan para bajar

desde altitudes de crucero a altitudes menores sin que la velocidad varíe excesivamente. Sin embargo, su uso está frecuentemente limitado porque la entrada en pérdida y las turbulencias que de él se derivan provocan

bastantes vibraciones y ruidos molestos para los pasajeros. En el aterrizaje, sin embargo, los spoilers se emplean a pleno rendimiento para asistir en la frenada del aparato. De todas formas, la auténtica ganancia de los spoilers está en que causan una repentina pérdida de sustentación y por lo tanto el peso del avión es transferido de las

alas al tren de aterrizaje, permitiendo que las ruedas sean frenadas mecánicamente con mucha menos probabilidad de derrape.

En los aviones con motores alternativos refrigerados por aire, los spoilers puede ser necesarios para evitar el

fallo por enfriamiento rápido de los motores. En un descenso sin spoilers, la velocidad del aire aumenta y el motor estará a baja potencia, generando menos calor de lo normal. Entonces el motor puede enfriarse demasiado

rápido, atascando las válvulas, estropeando los cilindros u otros problemas. Los spoilers alivian la situación al permitir que el aparato descienda con la tasa de descenso deseada mientras los motores se mantienen en unos niveles de potencia que impidan el enfriamiento repentino. Esto es particularmente aplicable a los motores

alternativos turbo y refrigerados por aire, que funcionan a mayor potencia que los demás.

En los bombarderos de la Segunda Guerra Mundial los spoilers eran una parte fundamental para el desarrollo de

determinadas tácticas cuando éstas requerían descender en un picado sostenido y acusado (70º con el plano de tierra o más), maniobra poco frecuente, por otra parte, dado que los bombarderos no solían ejecutar el bombardeo en picado porque el diseño del fuselaje era incapaz de soportar las velocidades que podía alcanzar una aeronave

cargada con varias toneladas de armamento y combustible en descensos tan acusados.

Los spoilers como superficies de control:

Algunos aviones usan los spoilers en combinación con o en lugar de alerones para el control longitudinal de la aeronave en vuelo. Cuando la asimetría de sustentación proporcionada por los alerones no es suficiente como

para producir el ángulo de viraje deseado, se utilizan los spoilers del ala que se desea que baje. De esta forma se reduce la sustentación de dicha ala y por consiguiente el alabeo es mayor.

Definición general:

Los spoilers frenan y reducen la sustentación del ala. Si sólo se elevan los spoilers de una de las alas, ayudarán

a controlar el viraje, haciendo que ésta ala descienda. Si los spoilers se elevan simétricamente durante el vuelo, el avión bien reduce velocidad manteniendo el nivel de vuelo, o bien desciende rápidamente sin incrementar la velocidad aerodinámica. Cuando los spoilers se elevan en tierra a gran velocidad, eliminan la sustentación de las

alas, lo cual dirige la mayoría del peso del avión al tren.

Los spoilers de vuelo están disponibles tanto en vuelo como en tierra. Sin embargo, los spoilers de tierra sólo

pueden elevarse cuando el peso del avión descansa sobre el tren de aterrizaje. Cuando los spoilers se despliegan en tierra, la sustentación baja con lo que los frenos son más efectivos. Durante el vuelo, un sensor de tierra en el tren de aterrizaje impide que se desplieguen los spoilers.

Winglets:

Las dispositivos de punta alar o winglets son dispositivos aerodinámicos utilizados en los extremos de las alas de los

aviones. Habitualmente están destinados a mejorar la eficiencia de las aeronaves de ala fija. Generalmente, presentan la forma de una aleta hacia arriba en el extremo del

ala pero pueden adoptar distintas geometrías.

Existen varios tipos de dispositivos de punta alar y, aunque funcionan de diferentes maneras, el efecto deseado

es siempre reducir la resistencia aerodinámica de la aeronave alterando el flujo de aire cerca de las puntas alares. Los dispositivos de punta alar también mejoran las características de manejo de la aeronave y aumentan la seguridad para las aeronaves que van detrás. Dichos dispositivos incrementan el alargamiento alar efectivo de un

ala sin incremento material de la envergadura. Una extensión de la envergadura reduciría la resistencia inducida, pero incrementaría la resistencia parásita y además requeriría aumentar la fuerza y el peso del ala. Llegado un momento, no hay beneficio neto en el hecho de incrementar más la envergadura, además también existen

consideraciones operacionales que limitan la envergadura (por ejemplo las dimensiones de las instalaciones en los aeropuertos).

Los dispositivos de punta alar incrementan la sustentación generada en la punta alar (alisando el flujo de aire a

través de la parte superior del ala cerca de la punta) y reducen la resistencia inducida causada por los torbellinos de punta de ala, mejorando el rendimiento aerodinámico. Esto incrementa la eficiencia en el consumo de

combustible en aeronaves propulsadas e incrementa la velocidad de vuelo en planeadores, incrementando en ambos casos el alcance.

Los winglets fueron introducidos por primera vez en una aeronave comercial por Airbus en el A300; eran de

tamaño pequeño. En la actualidad se está generalizando el uso de estos dispositivos en aviones de tamaño medio para uso particular o ejecutivo y también en los comerciales para transporte de pasajeros, como el Boeing 737-

800, el Boeing 747 y el Airbus 320, entre otros. Esos aviones incorporan en la punta de las alas una extensión doblada hacia arriba, casi de forma vertical, cuya función es disminuir la turbulencia que se forma en ese lugar durante el vuelo, con lo cual se mejora el rendimiento aerodinámico. Los winglets permiten disminuir,

aproximadamente, un 4% el consumo de combustible en vuelos que superen los 1.800 km, ya que permiten reducir la potencia de los motores sin que por eso disminuya la velocidad del avión, además de aumentar el rendimiento de la aeronave a elevados ángulos de ataque.

Básicamente podríamos decir que las teorías de la fluidodinámica nos dicen que a lo largo del ala se forman torbellinos debido a la diferencia de presiones entre el extradós y el intradós. En la punta del ala siempre se

produce un desprendimiento de la corriente en forma de torbellino, al pasar la sección transversal del ala a cero. Este desprendimiento aumenta la resistencia aerodinámica del avión, tanto más cuanto mayor sea la intensidad del torbellino.

Los torbellinos van reduciendo su intensidad a lo largo de la envergadura del ala, al reducirse su sección transversal y, por tanto, la diferencia de presiones. De este modo, cuanto más larga sea el ala, menor será su

intensidad. No obstante las alas no pueden ser demasiado largas para incrementar en demasía las cargas en la raíz.

Tipos de winglets:

Aleta directriz (wingtip fence) de un Airbus A319.

Boeing 737 con blended winglets.

Boeing 787 con raked wingtip.

Dibujo de los torbellinos de punta alar formados por una punta alar convencional (izquierda) y un blended w inglet

(derecha).

Dispositivos hipersustentadores activos

Estos dispositivos aumentan la sustentación del avión no mediante modificación de geometría sino mediante la introducción (de manera inteligente) de energía en el fluido. Normalmente tratan de modificar la capa límite para

evitar su desprendimiento mediante la introducción de energía.

Flaps Soplado: El aire sangrado del compresor y a presión pasa, gracias a una serie de conductos, a la

ranura de los flaps para inyectarlo y aumentar la energía cinética del aire y generar gradientes favorables que evitan el desprendimiento. Siempre los dispositivos hipersustentadores activos son mucho más eficaces que los pasivos, teniendo como contraposición que el sangrado de aire de los motores hace que la potencia que estos

generan también sean menor. Por tanto, sólo se usan realmente en aviones especialmente diseñados para despegues y aterrizajes.

Rodillo de borde de ataque: Consiste en un cilindro que gira sobre su eje en sentido horario, lo que permite

acelerar de forma artificial el aire que va por arriba y desacelerar el aire que pasa por intradós. Al aumentar la diferencia de velocidades da como consecuencia un importante aumento en la sustentación aportada al ala.

Otros métodos activos:

Succionadores: Otro método es crear una zona de baja presión mediante succionadores, en la zona que

se desprende la capa límite, logrando así adherirla a la superficie del ala.

Generadores de Torbellinos: Muy divulgados también, sobre todo en algunos tipos de avión, en zonas más

susceptibles de desprenderse la capa límite, son los generadores de torbellinos, pequeñas series de placas verticales orientadas en sentidos estudiados aerodinámicamente.

Membranas Vibrantes: Otro método es inyectar energía al fluido mediante cavidades con membranas

vibrantes que al dar energía a la capa límite (y hacerla más turbulenta) la hacen más resistente al desprendimiento.

Gases de Escape del Motor: Otro activo es el uso de los gases de escape del motor como generador

directo o indirecto de sustentación, ya sea mediante toberas vectoriales (directo) como con configuraciones de motor en el ala (indirecto); esto último se puede ver muy bien en el Antonov An-72, avión especialmente diseñado

para ser usado en pistas cortas y no preparadas.

Conclusiones

Son dispositivos que aumentan la sustentación variando el coeficiente de sustentación, ya que, varían la

curvatura alar, la superficie alar, o bien, introducen energía en el aire para evitar el desprendimiento de la capa límite. El objetivo principal de estos elementos es el de permitir la operac ión a velocidades menores para el despegue, aterrizaje y vuelo lento de las aeronaves que los utilizan.

1. Métodos pasivos:

Son dispositivos que modifican la geometría del ala, ya sea, aumentando su curvatura, su superficie o bien generando huecos para controlar el flujo de aire.

1.1. Flaps:

Aumentan el coeficiente de sustentación (CL), aumentando la curvatura del ala y en algunos casos la superficie

alar (S), ya que los flaps se extienden.

1.2. Slats:

Evitan el desprendimiento de la capa límite de la parte superior del ala, desviando el aire de alta presión hacia el extradós.

Los spoilers y los winglets no son dispositivos hipersustentadores, pero como tienen un papel muy importante en la sustentación decidí incorporarlos.

1.3. Spoilers:

Cuando se despliegan reducen la fuerza de sustentación en esa porción del ala. Si se despliegan de manera asimétrica, los spoilers sirven como alerones para facilitar los virajes.

Las superficies secundarias (flaps, slats, spoilers) siempre funcionan en pareja y de forma simétrica (en condiciones normales), es decir, el accionamiento del mando correspondiente provoca el mismo movimiento (abajo o arriba) de las superficies en las dos alas (excepto en los movimientos de los spoilers complementando a

los alerones).

Al afectar a la sustentación, a la forma del perfil, y a la superficie alar, el que funcione una superficie y no su

simétrica puede suponer un grave inconveniente. Asimismo, tienen un límite de velocidad, pasada la cual no deben accionarse, ya que, pueden provocar daños estructurales.

En los aviones comerciales, todas estas superficies (primarias y secundarias) se mueven por medios eléctricos e hidráulicos. La razón es obvia, su envergadura hace que las superficies de control sean mayores, están más alejadas de los mandos que las controlan, y además soportan una presión mucho mayor que en un avión ligero.

Todo esto reunido hace que se necesite una fuerza extraordinaria para mover dichas superficies, fuerza que realizan los medios mencionados.

1.4. Winglets:

Reducen la resistencia aerodinámica en la puntera del ala, gracias a que disminuyen los torbellinos que se

forman en la puntera alar. Pueden llegar a ahorrar un 5% de combustible.

2. Métodos activos:

Son dispositivos que introducen energía en el aire, haciendo que la capa límite permanezca cercana a el ala. Siempre los dispositivos activos son más eficaces que los pasivos, pero necesitan energía externa para funcionar

de manera eficaz.

2.1. Flaps soplado:

Utilizan el aire sangrado del compresor para inyectarlo en la ranura de los flaps, evitando así el desprendimiento de la capa límite.

2.2. Rodillo del borde de ataque:

Es un cilindro que gira en sentido anti horario, acelerando el aire que pasa por el extradós y desacelerando el aire que pasa por el intradós.

2.3. Otros métodos:

2.3.1. Succionadores: Succionan el aire en la parte del ala donde se empieza a desprender la capa

límite, evitando así el desprendimiento esta capa. 2.3.2. Generadores de Torbellinos: Son unas pequeñas placas verticales que redireccionan el viento

relativo generando así torbellinos que evitan el desprendimiento de la capa límite.

2.3.3. Membranas Vibrantes: En este método se utilizan unas membranas ubicadas en el extradós que vibran, al vibrar, hacen que la capa límite se vuelva turbulenta y evitan así que se desprenda.

2.3.4. Gases de Escape del Motor: Se usan los gases de escape del motor como generador de

sustentación, ya sea, de forma directa, como puede ser el empuje vectorial, que utiliza toberas direccionales, o bien, de forma indirecta, el chorro generado por los motores se dirige por medio de unos flaps de diseño especial, que canalizan eventualmente el empuje del reactor hacia abajo.

Contenido Dispositivos Hipersustentadores ...................................................................................................................1

Pasivos .......................................................................................................................................................1

Activos ........................................................................................................................................................1

Dispositivos hipersustentadores pasivos ......................................................................................................1

Flaps: ..........................................................................................................................................................1

Los diferentes tipos de flaps son:...........................................................................................................1

Las ventajas de los flaps son: ................................................................................................................2

Las desventajas de los flaps son: ..........................................................................................................2

Slats:...........................................................................................................................................................4

Los diferentes tipos de slats son: ...........................................................................................................4

Las desventajas de los slats son:...........................................................................................................6

Ventajas de la combinación de flaps y slats: .........................................................................................6

Spoiler: .......................................................................................................................................................7

Los spoilers como superficies de control: ..............................................................................................7

Definición general: ..................................................................................................................................7

Winglets: .....................................................................................................................................................8

Tipos de winglets: ...................................................................................................................................8

Dispositivos hipersustentadores activos .......................................................................................................9

Flaps Soplado .........................................................................................................................................9

Rodillo de borde de ataque ....................................................................................................................9

Otros métodos activos: ...........................................................................................................................9

Conclusiones................................................................................................................................................10

1. Métodos pasivos: ..............................................................................................................................10

1.1. Flaps: .........................................................................................................................................10

1.2. Slats: ..........................................................................................................................................10

1.3. Spoilers: .....................................................................................................................................10

1.4. Winglets: ....................................................................................................................................10

2. Métodos activos: ...............................................................................................................................10

2.1. Flaps soplado:............................................................................................................................10

2.2. Rodillo del borde de ataque: .....................................................................................................10

2.3. Otros métodos: ..........................................................................................................................10