Número, posición y decalaje de las alas
¿Cuántas alas tiene un avión?
En el famoso chiste en el que un recomendado tenía que examinarse ante un tribunal, el profesor más antiguo le hace una pregunta sencilla para facilitarle el trance: "A ver, no se ponga nervioso y dígame, ¿cuántas alas tiene un avión?, piénselo bien antes de responder". El joven algo sorprendido responde "pues dos". Los miembros del tribunal toman nota y con una sonrisa despiden al opositor: "Muchas gracias joven, ha dado con la respuesta correcta y acaba de aprobar". Pero, al marcharse, y ya en la puerta, el joven se gira y se dirige de nuevo al tribunal: "¡Ah, se me olvidaba, ...y una a cada lado, que quiero nota!".
La realidad es que la pregunta del chiste no es tan sencilla. Precisamente una de las cosas que más llaman la atención a los aficionados a la aeronáutica es su número, posición y cómo los ingenieros diseñan estas. El número de alas (planos) y su posición es una parte importante del diseño de cualquier avión. Aunque puedan existir aeronaves sin alas, como ya vimos en este Blog, generalmente las opciones más comunes son:
1. Monoplano
2. Biplano
3. Triplano
4. Cuatriplano
5. Multiplano
Se acepta que cualquier avión de ala fija con más de cuatro planos pueda denominarse multiplano, aunque en inglés a veces se le diga "quintuplane" a un avión con cinco planos.
Los planos o alas pueden apilarse verticalmente como sucede en los biplanos, o colocarse uno frente a otro en tándem. Ambos principios pueden ser combinados dando lugar a una gran variedad de diseños. Debajo se pueden ver algunos de estos con diferente número de planos. Un cuatriplano (Armstrong Whitworth F.K.10), un triplano muy famoso (el Fokker Dr.1), un biplano clásico (Curtiss JN-4) y un monoplano Fairey de 1928.
Experimentalmente se ha comprobado que un número de planos mayor de tres no resulta práctico para casi ningún propósito. Debajo se puede ver un Fokker V.8 con cinco planos. El famoso razonamiento de Anthony Fokker (si tres planos son buenos, cinco son mejor) se demostró equivocado.
¿Qué es un sesquiplano?
Un sesquiplano sería una variante del biplano en la que el ala inferior es notablemente más pequeña que la superior. Sesquiplano quiere decir "uno y mitad" en latín, por lo que generalmente se acepta que el ala corta es la mitad del ala larga. Esta configuración permite conservar cualidades aerodinámicas cercanas a las de un biplano ordinario, pero con un peso menor y una visibilidad hacia abajo mucho mejor. Debajo se puede ver al conocido Chirri (Cr32) con el ala inferior más corta.
También existe la variante llamada sesquiplano invertido, como se ve en el gráfico.
El decalaje
"Décalage", es una palabra francesa que significa "desplazamiento". Es un término curioso en aeronáutica, porque puede ser empleado en bi/tri/cuatri/multi planos, pero tiene un significado diferente en los monoplanos. Además, en castellano lo utilizamos para designar lo que los anglosajones llaman "stagger" o escalonamiento. Vamos a verlo en detalle.
En ciertas configuraciones con más de un plano, las alas pueden estar decaladas en el plano longitudinal, una respecto a la otra (se dice staggered en inglés). Esto contribuye a la mejora de la visibilidad hacia abajo, si el ala inferior está retrasada, así como la eficacia aerodinámica por el aumento de la sustentación máxima (efecto de ranura) y una caída en pérdida más progresiva ya que una de las dos alas entrará en pérdida antes que la otra.
El Beechcraft Staggerwing es un biplano atípico ya que tiene un decalaje negativo, es decir, que el ala inferior está más adelantada que el ala superior.
En los biplanos "decalage" en inglés (con "g", cosas del lenguaje) significa que existe una diferencia en el ángulo de incidencia de la cuerda alar entre el ala superior y el ala inferior. Debajo se muestra un "decalage" en el que el ala superior tiene más incidencia que el ala inferior y también se muestra el decalado español que se dice staggered en inglés.
El "decalage" o defase en español, es la diferencia en los ángulos de incidencia entre superficies aerodinámicas de un monoplano. Debajo se puede ver que las alas y el plano horizontal de la cola tiene un diferente ángulo de incidencia (defase).
La diferencia de incidencia es de 5 grados en nuestro ejemplo. Esta sería la diferencia entre el ala principal y el estabilizador con una incidencia de 0º (Recordemos que el término "incidencia" hace referencia al ángulo del plano respecto al viento).
En esta configuración, si por ejemplo nuestro ángulo aumenta debido a una corriente de aire que llega al avión desde abajo, este tenderá a subir el morro debido a que el calado del ala aumenta con respecto a la corriente de aire. Como el ángulo de la cola también aumenta, se incrementa la sustentación del estabilizador, que, debido a su mayor distancia al centro de gravedad, sube la cola y devuelve al avión a la posición de equilibrio. Esta terminología se aplica también a los aviones con canard.
El "decalage" de los biplanos solía ser cero en la mayoría de aviones. Una excepción notable era el Stearman PT-17, que tenía 4° de incidencia en el ala inferior y 3° en el ala superior. Considerando esto desde una perspectiva aerodinámica, es deseable que el ala más adelantada entre en pérdida primero, porque induce un momento de cabeceo hacia abajo y esto ayuda en la recuperación. Los diseñadores de biplanos podían utilizar la incidencia para controlar el comportamiento de la pérdida, pero como casi todo en aerodinámica, también podían utilizar diferentes diseños de perfiles aerodinámicos u otros medios para lograr el comportamiento correcto.
¿Qué ha pasado al final con los biplanos?
Hoy es raro ver alguno volando (los hay), lo normal es que el diseño sea monoplano. En el pasado, la principal razón para seleccionar más de un ala eran las limitaciones en la tecnología disponible para la fabricación. Un solo plano usualmente tiene una envergadura mayor en comparación con dos (con la misma área total).
La vieja tecnología de fabricación alar no podía crear un soporte estructural lo suficientemente rígido como para que un solo plano pudiera ser sometido a las cargas normales del vuelo. Con el avance en la tecnología de fabricación y también los nuevos materiales aeroespaciales; tales como el aluminio ligero y las aleaciones avanzadas, y materiales compuestos; el uso de más de un plano se volvió innecesario.
El Belphegor PZL M-15 fue un biplano de propulsión a chorro (quizás el único en el mundo) diseñado y fabricado por la compañía aeronáutica polaca WSK PZL-Mielec para la aviación agrícola. Feo como culo de mandril (ver post sobre los aviones más feos del mundo).
En siguiente vídeo doy una explicación sobre la extinción del biplano en el programa de RACV y cuento más detalles sobre la interferencia de las alas y el decalaje.
--------------------------
Si te interesan estos temas puedes comprar el nuevo libro del Blog:
El ala de un avión es la herramienta básica que permite el vuelo. En este libro, a través de una serie de artículos de carácter divulgativo, vamos a intentar ofrecer al lector interesado en el tema una visión más completa de lo que representan las alas de los aviones.
Existen infinidad de términos que a primera vista parecen sencillos, pero tienen un fondo y una definición mucho más complicada de lo que parece. Aun así, vamos a intentar hacer gala del leitmotiv principal de este libro de divulgación aeronáutica y vamos a hablar de cosas complejas en términos simples.
Para aquellos lectores interesados y con capacidad suficiente para entender los formalismos matemáticos, les remito a que consulten los textos especializados, porque este es un libro sin complicaciones para los entusiastas.
N° de páginas: 352
Tamaño: 150x210
Interior: Blanco y negro
Maquetación: Rústica (tapa blanda)
Acabado portada: Brillo
Temas que se tratan en el libro:
- Comprender el ala de los aviones
- La era del transporte comercial a reacción
- ¿Puede volar un avión sin alas?
- Belleza, forma y función de la planta alar
- ¿Qué es un perfil alar?
- El código NACA de 4 y 5 dígitos
- El ala, su forma y su nomenclatura
- Aerodinámica básica para pilotos: sustentación (I)
- Aerodinámica básica para pilotos: sustentación (II)
- La forma del ala: ala en flecha Vs ala recta
- Mas sobre aerodinámica del reactor con ala en flecha
- Ala con diedro Vs ala recta
- Doblando agua con una taza para entender el vuelo
- Variando la sustentación con el downwash y el ángulo de ataque
- El ala como herramienta para producir sustentación
- Sustentación = capacidad de mover aire
- Explicaciones equivalentes de la sustentación: Bernoulli Vs Newton
- Aerodinámica para una mejor economía de combustible
- Número y posición de las alas
- El MAC o cuerda aerodinámica media
- ¿Qué parámetros se tienen en cuenta cuando se diseña un ala?
- La capa límite
- El número de Reynolds
- Distribución de la sustentación a lo largo del ala
- El efecto suelo
- El área del ala y el Yehudi
- Envergadura, dispositivos de punta de ala y relación de aspecto
- Alas de envergadura desechable y otras "locuras"
- La geometría variable en aviones de superioridad aérea
- ¿Spoilers o aerofrenos? No son lo mismo
- La punta de ala con aflechamiento (raked wingtip)
- El vuelo en formación
- ¿Qué se mueve primero los Flaps o los Slats?
- Cálculo de la sustentación (de forma aproximada)
- Las características de vuelo del Me 163 Komet
- La importancia de los kits aerodinámicos
- ¿Por qué tenemos que alabear en un viraje?
- Los Canards, su posición y su influencia
- El avión experimental CCV-F104G de MBB
- Eficiencia: ala infinita, ala fija y rotatoria
- Sobre el extraordinario diseño del F-104 Starfighter
- Alas diseñadas para volar rápido, económico y confortable
- El ala del Boeing 727
- Controles de vuelo en el ERJ-145
- El ala supercrítica del ERJ-145
- El ala del C-Series de Bombardier
- El ala de los E-Jet
- El ala del F-18
- El "twist" del ala en el F-18
- La forma de los pilones subalares en el F-18
- Entender la relación sustentación/resistencia
- Colocación de diferentes motores en el 737
- Doblando las alas en mitad del vuelo
- Vuelo invertido
- Actuaciones en aproximación y aterrizaje
- ¿Qué tipo de aparato es un V22 Osprey?
- Alas cantiléver, semicantilever y cálculo ingenieril
Comentarios
Publicar un comentario