Quizás la unidad principal del avión sea el ala. Es el ala que crea sustentación que mantiene un avión de varias toneladas en el aire, evitando que caiga. No es casualidad que los diseñadores tengan la expresión de que quien posee el ala también controla el avión. La búsqueda de mejorar las características aerodinámicas de los aviones obliga a los desarrolladores a mejorar constantemente el ala, trabajando en su forma, peso y perfil.
Ala de perfil
El perfil del ala de la aeronave es una sección geométrica del ala que corre paralela al eje de la aeronave. O más simplemente: una vista lateral del ala. Durante los largos años de desarrollo de la industria aeronáutica, varios laboratorios e institutos han desarrollado y probado constantemente alas de varias configuraciones. Las velocidades crecieron, la masa de los aviones, las tareas cambiaron, y todo esto requirió nuevos perfiles de alas.
Tipos de perfil
Hoy en día, hay varios perfiles de ala,diferente en propósito. El mismo tipo puede tener muchas variantes y usarse en diferentes aviones. Pero, en general, los principales tipos de perfiles existentes se pueden ilustrar con la siguiente imagen.
- Simétrico.
- Asimétrica.
- Plano-convexo.
- Binconvexo.
- En forma de S.
- Laminado.
- Lenticular.
- En forma de diamante.
- En forma de cuña.
En algunas aeronaves, se usa un perfil variable a lo largo del ala, pero por lo general su forma no cambia por completo.
Geometría
Externamente, el perfil del ala parece un gusano o algo así. Al ser una figura geométrica compleja, tiene su propio conjunto de características.
La figura muestra las principales características geométricas del perfil del ala del avión. La distancia (b) se llama cuerda del ala y es la distancia entre los puntos extremos por delante y por detrás. El espesor relativo viene determinado por la relación entre el espesor máximo del perfil (Cmax) y su cuerda y se expresa en porcentaje. La coordenada de máximo espesor es la relación de la distancia desde la punta hasta el lugar de máximo espesor (Xc) a la cuerda (b) y también se expresa en porcentaje. La línea central es una curva condicional equidistante de los paneles del ala superior e inferior, y la flecha de deflexión (fmax) es la distancia máxima desde la cuerda de la línea central. Otro indicador, la curvatura relativa, se calcula dividiendo (fmax) por una cuerda (b). Tradicionalmente, todos estos valores se expresan en porcentaje. Además de los ya mencionados, está el radio de la nariz del perfil, las coordenadas de la mayor concavidad y un número de otros. Cada perfil tiene su propio código y, por regla general, las principales características geométricas están presentes en este código.
Por ejemplo, el perfil B6358 tiene un grosor de perfil del 6 %, una posición de flecha de concavidad del 35 % y una curvatura relativa del 8 %. Desafortunadamente, el sistema de notación no está unificado y diferentes desarrolladores usan cifrados a su manera.
Aerodinámica
Fantástico, a primera vista, los dibujos de las secciones de las alas no están hechos por amor al arte, sino únicamente con fines pragmáticos, para garantizar altas características aerodinámicas de los perfiles de las alas. Estas características más importantes incluyen el coeficiente de sustentación Su y el coeficiente de arrastre Cx para cada perfil aerodinámico específico. Los coeficientes en sí no tienen un valor constante y dependen del ángulo de ataque, la velocidad y algunas otras características. Después de la prueba en un túnel de viento, se puede dibujar un llamado polar para cada perfil del ala de un avión. Refleja la relación entre Cx y Su en un cierto ángulo de ataque. Se han creado manuales especiales que contienen información detallada sobre cada perfil aerodinámico del ala e ilustrados con gráficos y diagramas apropiados. Estos directorios están disponibles gratuitamente.
Selección de perfil
Variedad de aeronaves, tipos de su propulsiónLas instalaciones y su propósito requieren un enfoque cuidadoso para la selección del perfil del ala de la aeronave. Cuando se diseñan nuevos aviones, generalmente se consideran varias alternativas. Cuanto mayor sea el grosor relativo del ala, mayor será la resistencia. Pero con alas delgadas de gran longitud, es difícil proporcionar una resistencia estructural adecuada.
Hay una pregunta aparte sobre las máquinas supersónicas que requieren un enfoque especial. Es bastante natural que el perfil del ala del avión An-2 ("maíz") difiera del perfil de un caza y un transatlántico de pasajeros. Los perfiles de ala simétricos y en forma de S crean menos sustentación pero son más estables, un ala delgada con una ligera inclinación es adecuada para autos deportivos de alta velocidad y aviones de combate, y un ala gruesa con una gran inclinación, utilizada en grandes aviones de pasajeros, puede llamarse el ala con mayor sustentación. Los aviones supersónicos están equipados con alas que tienen un perfil lenticular, mientras que los perfiles en forma de diamante y en forma de cuña se utilizan para aviones hipersónicos. Debe tenerse en cuenta que al crear el mejor perfil, puede perder todas sus ventajas solo debido al mal tratamiento de la superficie de los paneles de las alas o al mal diseño de la aeronave.
Método de cálculo de características
Recientemente, los cálculos de las características de un ala de un determinado perfil se llevan a cabo utilizando computadoras que son capaces de realizar modelos multifactoriales del comportamiento del ala en diferentes condiciones. Pero la forma más fiable son las pruebas naturales realizadas ensoportes especiales. Los empleados individuales de la "vieja escuela" pueden continuar haciendo esto manualmente. El método suena simplemente amenazante: "cálculo completo del ala usando ecuaciones integro-diferenciales con respecto a la circulación desconocida". La esencia del método es representar la circulación del flujo de aire alrededor del ala en forma de series trigonométricas y buscar los coeficientes de estas series que satisfagan las condiciones de contorno. Este trabajo es muy laborioso y solo proporciona características aproximadas del perfil del ala del avión.
Estructura de ala de avión
Se debe hacer un perfil calculado bellamente dibujado y detallado en la realidad. El ala, además de realizar su función principal: crear sustentación, debe realizar una serie de tareas relacionadas con la colocación de tanques de combustible, varios mecanismos, tuberías, arneses eléctricos, sensores y mucho más, lo que lo convierte en un objeto técnico extremadamente complejo. Pero hablando de manera muy simple, el ala de un avión consta de un conjunto de nervaduras que proporcionan la formación del perfil de ala deseado, ubicado a través del ala, y largueros, ubicados a lo largo. Esta estructura se cierra por arriba y por abajo con un revestimiento de paneles de aluminio con un juego de largueros. Las nervaduras a lo largo de los contornos exteriores se corresponden completamente con el perfil del ala del avión. La intensidad de mano de obra de la fabricación del ala alcanza el 40 % de la intensidad de mano de obra total de la fabricación de toda la aeronave.
