El ala del F-18
Construcción
El F-18 tiene un ala cantiléver central. Es un ala con forma trapezoidal (con aflechamiento moderado en el borde de ataque, pero con línea recta en el borde de salida). Tiene un diedro negativo moderado de unos 3º y el aflechamiento en la parte delantera del ala es de 20º medidos en el primer cuarto de la cuerda. La construcción del ala fue muy moderna para la época. Se utilizó un sistema de soldadura por depósito de iones que en aquellos tiempos era tecnología punta y confidencial. Se utilizaron principalmente unas aleaciones de aluminio con paneles de revestimiento de materiales compuestos (grafito-epoxi). Los flaps de borde de ataque ocupan toda el ala desde la raíz a la punta y adoptan una inclinación máxima de 30º, mientras que los flaps de borde de salida son de ranura simple y se despliegan hacia abajo un máximo de 45º. 
Los alerones están ubicados en la parte exterior del ala y pueden también bajar hasta 45º (como los flaps). De esta forma, junto a los flaps, se crea toda una superficie de la raíz a la punta con la misma inclinación. Tanto los flaps de borde de ataque como los de salida están controlados por los ordenadores de control de vuelo. Estos ordenadores mueven las superficies asimétricamente si es necesario para crear la combinación óptima de sustentación y resistencia en todas las condiciones de vuelo, incluidas las maniobras de combate aéreo y los vuelos de crucero.
Todas las superficies de control de vuelo son accionadas hidráulicamente y controladas eléctricamente por el sistema de control de vuelo. Cada ala contiene un depósito de combustible integral de unos 260 litros de capacidad. Los grandes LERX están construidos en aleación de aluminio y permiten el vuelo en ángulos de ataque superiores a 60º. La parte exterior del ala, gracias a un robusto sistema de bisagras Garrett AiResearch, se pliega hacia arriba 100º para operaciones de donde el espacio es un problema, como en las cubiertas y en los hangares de los portaaviones.
El ala tiene luces de formación electroluminiscentes ubicadas en pequeñas placas verticales que se extienden por encima y por debajo de las puntas de las alas. Cada ala está equipada con una estación lanzadora de punta de plano para misiles. Además de estas estaciones cada ala tiene 2 puntos de anclaje para pilones subalares en las que se puede llevar una carga de 2.600 libras en cada una. El pilón de la estación interior y su punto de anclaje tiene todas las conexiones y tuberías para poder conectar un tanque de combustible externo.
Diseño del ala
Como hemos visto, el ala del F-18 es trapezoidal y no muy aflechada, como podría parecer lógico en un avión que puede volar a casi dos veces la velocidad del sonido. Es un avión supersónico, si, pero como muchos cazas modernos, no utiliza un ala supersónica pura (ni siquiera supercrítica) sino un perfil aerodinámico tradicional, pero de sección muy delgada. Este perfil fue desarrollado por NACA. Concretamente el ala del F-18 es un NACA de la serie 6 (6 dígitos) con muy poca curvatura (poco arqueamiento).
- Raíz del ala: NACA 65A005 mod
- Punta del ala: NACA 65A003.5 mod
Además de utilizar diferentes perfiles, el ala del F-18, como se comentó anteriormente en este post (el twist del F-18), tiene un retorcimiento en dirección a la punta de plano (lo que en inglés se denomina Wash-out).
Serie 6 de NACA
NACA experimentó con varios métodos teóricos aproximados que dieron lugar a varias familias de perfiles alares, desde la Serie 2 a la Serie 5. El problema es que ninguno de estos enfoques produjo perfiles que crearan el flujo de aire con la precisión deseada.
La Serie 6 se creó utilizando un método teórico mejorado que, como la Serie 1, se basó en especificar la distribución de presión deseada y empleó matemáticas avanzadas para derivar la forma geométrica requerida. El objetivo de este enfoque era diseñar perfiles que maximizaran la región sobre la que el flujo de aire fuera laminar. De esta forma, se puede reducir la resistencia a un pequeño rango de coeficientes de sustentación.
La convención de nomenclatura de la Serie 6 es mucho más confusa que las familias NACA anteriores, especialmente porque existen muchas variaciones diferentes. Uno de los ejemplos más comunes es el NACA 641-212, a = 0.6.
En este ejemplo, 6 denota la serie e indica que esta familia está diseñada para un flujo laminar mayor que la serie de cuatro o cinco dígitos. El segundo dígito, 4, es la ubicación de la presión mínima en décimas de la cuerda del ala (0.4c). El 1 indica que existe una pequeña resistencia con coeficientes de sustentación 0.1 por encima y por debajo del coeficiente de sustentación de diseño (0.2) especificado por el primer dígito después del guión en décimas.
Los dos dígitos finales especifican el grosor en porcentaje de la cuerda del ala, 12%. La fracción especificada por a = ___ indica el porcentaje de la cuerda de la superficie aerodinámica sobre la cual la distribución de presión en la superficie aerodinámica es uniforme, 60% de la cuerda en este caso. Si no se especifica, se supone que la cantidad es 1, o la distribución es constante en toda la superficie de sustentación.
En resumen, la serie de perfiles elaborados dentro de la serie de seis dígitos de NACA son excelentes para:
1.- Obtener un coeficiente máximo de sustentación
2.- Muy poca resistencia en una amplia gama de condiciones de vuelo
3.- Están optimizados para el vuelo a altas velocidades
Las desventajas serían:
1.- Una alta resistencia si se opera fuera del rango óptimo de vuelo
2.- Alto momento de cabeceo
3.- Malas condiciones (mal comportamiento) en la pérdida
4.- Susceptibilidad a turbulencias
Las aplicaciones ideales de este tipo de perfiles son todos aquellos cazas supersónicos y los aviones militares a pistón. También se suelen encontrar en aviones de entrenamiento a reacción y en reactores de negocios. En el caso del F-18 se eliminó el mal comportamiento de la pérdida con la adición de los LERX. En comparación podemos ver las alas de otros cazas famosos:
Lo que tienen en común todas las alas
supersónicas es el énfasis por minimizar el grosor del ala. La razón básica de
esto es que, al volar en régimen transónico/supersónico, la resistencia que
crea la onda de choque crece con el cuadrado del grosor.
Las secciones típicas de la serie usan un
espesor relativo entre 4% y 6%. En el caso del F15, el grosor varía entre 6.6%
en la raíz y 3% en la punta. La razón por la que no se ha elegido un ala
supercrítica es porque estas funcionan mejor en un rango pequeño de Mach y
ángulo de ataque, por lo que son más útiles en aviones transónicos, como los
modernos aviones comerciales. Los aviones de combate con su amplia variedad de
velocidades y ángulos de ataque rara vez se beneficiarán de este tipo de
perfiles. El momento de cabeceo fuertemente negativo de los perfiles
supercríticos (como resultado de una mayor carga posterior) los hace
inadecuados para la mayoría de los diseños de aviones de caza.
Debajo se pueden ver las características
generales del ala del F/A-18 C y otros datos relevantes.
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