Distribución de la sustentación a lo largo del ala

Uno de los aspectos más críticos de un ala es la distribución de su sustentación a lo largo de ella. Una distribución poco adecuada de la sustentación causará esfuerzos estructurales innecesarios, tendrá mayor resistencia al avance por la sustentación inducida y, lo más importante, puede llevar una pérdida a una situación peligrosa, donde el control no sea posible al exceder las actitudes de vuelo para las que el avión ha sido diseñado.  

La sustentación en alas con flecha se concentra generalmente en las puntas de plano cuando se las compara con las alas rectas. Esta característica es indeseable. La figura que se muestra en el lateral ilustra la distribución de sustentación típica en diferentes plantas alares.

La mejor distribución de la sustentación a lo largo de la envergadura es aquella que minimiza la resistencia inducida, pero que permite tener control de alabeo incluso en las condiciones cercanas a la pérdida. Para tener ese control en alabeo, es deseable que la propagación de la pérdida sea desde la raíz a la punta del ala. En otras palabras, que exista más sustentación en la raíz que en las puntas. Esa tendencia mantiene a los alerones fuera del área de flujo en pérdida hasta que toda el ala entra en pérdida. 

El “washout” es una característica de diseño del ala que creada para reducir deliberadamente la distribución de la sustentación a lo largo del ala de una aeronave. El ala está diseñada para que el ángulo de incidencia sea mayor en la raíz del ala y disminuya a lo largo de su envergadura. De esta forma la cuerda en la punta del ala queda apuntando más bajo que en la raíz. Por lo general, esto asegura que el ala entre en pérdida en la raíz antes que en las puntas, proporcionando al avión un control continuo de alerones y cierta resistencia a la barrena. El washout también se puede usar para modificar la distribución de sustentación en sentido transversal para reducir la resistencia inducida por la propia sustentación. En un ala en flecha, donde típicamente la sustentación es más alta en las puntas, existen varias maneras de hacer esto: por medio de la torsión del ala, cambiando el espesor y la forma del perfil a lo largo del ala, utilizando los vortilones, por medio de dispositivos aerodinámicos locales, etc.

La mayoría de los jets regionales utilizan torsión en el ala, algunos aviones como el EMB 145 también hace uso de los vortilones. La torsión del ala debe de emplearse con cuidado, ya que un exceso puede llevar a un incremento de resistencia (drag) y, consecuentemente, la perdida de características. En los EMB 145 se utiliza una torsión muy moderada: solo 4°.

Los vortilones son dispositivos situados en la parte inferior del borde de ataque del ala por delante de los alerones. En ángulos de ataque típicos de régimen de crucero, la resistencia es despreciable, pero a grandes ángulos de ataque estos dispositivos crean vórtices que transitan por el extradós añadiendo energía a la capa límite, retrasando su separación y consecuentemente, incrementando el control efectivo de los alerones, incluso cuando la raíz del ala entra en pérdida. Las pruebas en el túnel de viento han revelado un incremento de 2 grados en el EMB 145 cuando el ángulo de ataque se aproxima a la pérdida. Ello ha permitido mejorar la capacidad de sustentación máxima y como resultado, un incremento de la carga útil de este avión. Gracias a estos dispositivos aerodinámicos, el EMB 145 tienen un control total de alabeo en toda la envolvente de vuelo.

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