IMPORTANCIA DE LAS ALAS Y SU DISEÑO

ESTRUCTURA GENERAL AVIÓN.

Fuselaje. Del francés "fuselé" que significa "ahusado", se denomina fuselaje al cuerpo principal de la estructura del avión, cuya función principal es la de dar cabida a la tripulación, a los pasajeros y a la carga, además de servir de soporte principal al resto de los componentes.
El diseño del fuselaje además de atender a estas funciones, debe proporcionar un rendimiento aceptable al propósito a que se destine el avión. Los fuselajes que ofrecen una menor resistencia aerodinámica son los de sección circular, elíptica u oval, y de forma alargada y ahusada.

Alas. Son el elemento primordial de cualquier aeroplano. En ellas es donde se originan las fuerzas que hacen posible el vuelo. En su diseño se tienen en cuenta numerosos aspectos: peso máximo a soportar, resistencias generadas, comportamiento en la pérdida, etc.. o sea, todos aquellos factores que proporcionen el rendimiento óptimo para compaginar la mejor velocidad con el mayor alcance y el menor consumo de combustible posibles.

Superficies de mando y control. Son las superficies movibles situadas en las alas y en los empenajes de cola, las cuales respondiendo a los movimientos de los mandos existentes en la cabina provocan el movimiento del avión sobre cualquiera de sus ejes (transversal, longitudinal y vertical). También entran en este grupo otras superficies secundarias, cuya función es la de proporcionar mejoras adicionales relacionadas generalmente con la sustentación (flaps, slats, aerofrenos, etc...).

Sistema estabilizador. Está compuesto en general por un estabilizador vertical y otro horizontal. Como sus propios nombres indican, su misión es la de contribuir a la estabilidad del avión sobre sus ejes vertical y horizontal.

Tren de aterrizaje. Tiene como misión amortiguar el impacto del aterrizaje y permitir la rodadura y movimiento del avión en tierra. Puede ser fijo o retráctil, y de triciclo (dos ruedas principales y una de morro) o patín de cola (dos ruedas principales y un patín o rueda en la cola). Hay trenes adaptados a la nieve (con patines) y al agua (con flotadores).

Grupo motopropulsor. Encargado de proporcionar la potencia necesaria para contrarrestar las resistencias del aparato, tanto en tierra como en vuelo, impulsar a las alas y que estas produzcan sustentación, y por último para aportar la aceleración necesaria en cualquier momento.
Este grupo puede estar constituido por uno o más motores; motores que pueden ser de pistón, de reacción, turbopropulsores, etc. Dentro de este grupo se incluyen las hélices, que pueden tener distintos tamaños, formas y número de palas.

Sistemas auxiliares. Resto de sistemas destinados a ayudar al funcionamiento de los elementos anteriores o bien para proporcionar más confort o mejor gobierno de la aeronave. Podemos mencionar por ejemplo, el sistema hidráulico, el eléctrico, presurización, alimentación de combustible, etc.

TODO SOBRE LAS ALAS.

Las alas constituyen la parte estructural donde se crea fundamentalmente la sustentación que permite volar al avión. En los aviones que poseen más de un motor, estos se encuentran situados en las alas y en el caso que sean de reacción también pueden ir colocados en la cola. Además, en las alas están ubicados los tanques principales donde se deposita el combustible que consumen los motores del avión.

Al diseño, estructura de la superficie y sección transversal de las alas los ingenieros que crean los aviones le prestan una gran importancia y éstas varían según el tamaño y tipo de actividad que desempeñará el avión.

Para que un avión pueda realizar las funciones básicas de despegue, vuelo y aterrizaje es necesario que las alas incorporen también algunas superficies flexibles o movibles que introducen cambios en su forma durante el vuelo.

Entre las funciones de algunas de esas superficies flexibles está incrementar la creación de la sustentación que mantiene al avión en el aire, mediante la introducción de variaciones en el área de las alas u ofreciendo mayor resistencia al aire durante las maniobras de despegue y aterrizaje. De esa forma se logra reducir al mínimo la velocidad necesaria para despegar o aterrizar, cuestión ésta que dependerá del peso y tamaño del avión, así como de las recomendaciones del fabricante.

Las alas de los aviones modernos pueden tener diferentes formas en su sección transversal y configuraciones variadas. Podemos encontrar aviones con alas rectas o con otras formas como, por ejemplo, en flecha o en delta.
 

Flecha. Angulo que forman las alas (más concretamente la línea del 25% de la cuerda) respecto del eje transversal del avión. La flecha puede ser positiva (extremos de las alas orientados hacia atrás respecto a la raíz o encastre, que es lo habitual), neutra, o negativa (extremos adelantados). Para tener una idea más gráfica, pongamos nuestros brazos en cruz como si fueran unas alas; en esta posición tienen flecha nula, si los echamos hacia atrás tienen flecha positiva, y si los echamos hacia delante tienen flecha negativa.

Diedro. Visto el avión de frente, ángulo en forma de "V" que forman las alas con respecto al horizonte.
El ángulo diedro puede ser positivo, neutro, o negativo. Volviendo a nuestros brazos en cruz, en posición normal tenemos diedro neutro, si los subimos tienen diedro positivo y si los bajamos tienen diedro negativo.

SUPERFICIES FLEXIBLES DE LAS ALAS

En las alas del avión se encuentran situadas varias superficies flexibles, siendo las dos principales los alerones y los flaps.

Alerones. Se encuentran situados en el borde trasero de ambas alas, cerca de las puntas. Su función es inclinar el avión en torno a su eje longitudinal “X”, con el fin de levantar un ala más que la otra, sobre todo al hacer un giro para cambiar la dirección. Esta inclinación la ejecuta el piloto haciendo girar el timón o la palanca hacia la derecha o la izquierda, según se quiera inclinar las alas en un sentido o en otro. Los alerones se mueven en sentido opuesto, es decir, cuando uno sube el otro baja.

Flaps. Forman parte del borde trasero de las alas. En los aviones pequeños los flaps suben y bajan de forma mecánica mediante una palanca que acciona manualmente el piloto. En los de mayor tamaño y velocidad resulta prácticamente imposible mover las superficies flexibles a mano. Por esa razón en esos aviones una pequeña palanca graduada, situada a la derecha del piloto, junto a los aceleradores de los motores está destinada a accionar el sistema hidráulico que se encargan de moverlos.

La función de los flaps o “wing flaps” es modificar la forma aerodinámica del ala proporcionando una mayor sustentación al avión cuando vuela en régimen de velocidad lento y a baja altura, tanto en el despegue como en el aterrizaje. Durante el despegue los flaps se despliegan parcialmente unos grados hacia afuera y hacia abajo. Esta variación permite un mayor desvío de aire en el ala originando un incremento en la sustentación. Una vez que el avión se encuentra en el aire, el piloto recoge poco a poco los flaps para eliminar la resistencia adicional que estos introducen al desplazamiento del avión y poder alcanzar la velocidad de crucero, es decir, la velocidad máxima que el fabricante aconseja para cada tipo avión, de acuerdo con su tamaño y potencia del motor o motores. De no recogerse los flaps, al aumentar la fuerza del aire a medida que el avión desarrolla más velocidad puede llegar a desprenderlos de las alas. Durante la maniobra de aproximación a la pista y la preparación para el aterrizaje es necesario disminuir la velocidad del avión. Cuando se encuentra ya cerca del comienzo o cabeza de la pista, el piloto despliega de nuevo los flaps para aumentar la sustentación, compensando así la que se pierde al disminuir velocidad y altura. Hay varios tipos de flaps: sencillo, de intrados, flap zap, flap fowler, flap ranurado, flap Krueger, etc... Sencillo. Es el más utilizado en aviación ligera. Es una porción de la parte posterior del ala. De intrados. Situado en la parte inferior del ala (intrados) su efecto es menor dado que solo afecta a la curvatura del intrados. Zap. Similar al de intrados, al deflectarse se desplaza hacia el extremo del ala, aumentando la superficie del ala además de la curvatura. Fowler. Idéntico al flap zap, se desplaza totalmente hasta el extremo del ala, aumentando enormemente la curvatura y la superficie alar. Ranurado. Se distingue de los anteriores, en que al ser deflectado deja una o más ranuras que comunican el intrados y el extrados, produciendo una gran curvatura a la vez que crea una corriente de aire que elimina la resistencia de otros tipos de flaps. Krueger. Como los anteriores, pero situado en el borde de ataque en vez del borde de salida.

OTROS DISPOSITIVOS DE CONTROL SITUADOS EN LAS ALAS

Además de los alerones y los flaps, las alas pueden llevar también los siguientes dispositivos de control:

Slats Spoilers Slots.

Slats Son superficies flexibles aerodinámicas auxiliares situadas en el borde delantero o de ataque del ala, que funcionan automáticamente en algunos aviones o controlados por el piloto en otros. La función de los slats, al igual que los flaps, es alterar momentáneamente la forma del ala durante el despegue y el aterrizaje para aumentar la sustentación, además de facilitar el control del movimiento lateral del avión.

Cuando el ángulo de ataque de las alas se incrementa, los slats se mueven hacia fuera del borde. Ese movimiento provoca que el ángulo de ataque del flujo de aire disminuya con relación al área total de las alas. De esa forma el aire que se mueve por encima del ala se suaviza reduciendo las turbulencias de los remolinos que se forman sobre su superficie durante el vuelo. Spoilers  Los spoilers o frenos de aire son también superficies flexibles consistentes en dos tiras de metal colocadas sobre la superficie superior de cada ala. El piloto puede levantar cada spoiler de forma independiente durante el vuelo para controlar el movimiento lateral del avión o hacerlos funcionar de forma conjunta, para que actúen como frenos de aire, una vez que el avión aterriza. Cuando ambos spoilers se levantan, anulan la fuerza de sustentación y provocan que el avión pierda impulso una vez que ha tocado tierra. De esa forma todo el peso del avión se traslada directamente a las ruedas, facilitando su detención total después que el piloto oprime los pedales de freno que actúan sobre las ruedas.

Slots. Los slots son ranuras situadas cerca del borde de las alas que dejan pasar el flujo de aire cuando ésta cambia el ángulo de ataque. Su función es reducir también las turbulencias que provocan durante el vuelo los remolinos que se generan sobre la superficie del ala.

SUPERFICIES FLEXIBLES DE LA COLA

En la cola del avión se encuentran situadas las siguientes superficies flexibles:

Timón de profundidad Es la superficie o superficies móviles situadas en la parte posterior del empenaje horizontal de la cola del avión. Aunque su nombre podría sugerir que se encarga de hacer elevarse o descender al avión, en realidad su accionamiento provoca el movimiento de cabeceo del avión (morro arriba o morro abajo) sobre su eje transversal. Obviamente, el movimiento de cabeceo del avión provoca la modificación del ángulo de ataque; es decir que el mando de control del timón de profundidad controla el ángulo de ataque.
En algunos aviones, el empenaje horizontal de cola es de una pieza haciendo las funciones de estabilizador horizontal y de timón de profundidad.
El timón de profundidad es accionado por el piloto empujando o tirando del volante o la palanca de control, y suele tener una deflexión máxima de 40º hacia arriba y 20º hacia abajo.

Funcionamiento: Al tirar del volante de control, esta superficie sube mientras que al empujarlo baja -en algunos aviones se mueve la totalidad del empenaje horizontal. El timón arriba produce menor sustentación en la cola, con lo cual esta baja y por tanto el morro sube (mayor ángulo de ataque). El timón abajo aumenta la sustentación en la cola, esta sube y por tanto el morro baja (menor ángulo de ataque). De esta manera se produce el movimiento de cabeceo del avión y por extensión la modificación del ángulo de ataque.

Timón de dirección. Es la superficie móvil montada en la parte posterior del empenaje vertical de la cola del avión. Su movimiento provoca el movimiento de guiñada del avión sobre su eje vertical, sin embargo ello no hace virar el aparato, sino que se suele utilizar para equilibrar las fuerzas en los virajes o para centrar el avión en la trayectoria deseada. Suele tener una deflexión máxima de 30º a cada lado.
Esta superficie se maneja mediante unos pedales situados en el suelo de la cabina.

Funcionamiento: Al pisar el pedal derecho, el timón de dirección gira hacia la derecha, provocando una reacción aerodinámica en la cola que hace que esta gire a la izquierda, y por tanto el morro del avión gire (guiñada) hacia la derecha. Al pisar el pedal izquierdo, sucede lo contrario: timón a la izquierda, cola a la derecha y morro a la izquierda.

Actualmente el sistema tradicional de control de movimiento de las superficies flexibles por medio de cables de acero inoxidable acoplados a mecanismos hidráulicos se está sustituyendo por el sistema fly-by-wire, que utiliza un mando eléctrico asistido por ordenador para accionarlas. Este sistema es mucho más preciso y fiable que el mando por cables de acero y se está estableciendo como norma en la industria aeronáutica para su implantación en los aviones de pasajeros más modernos. El primero en utilizarlo hace años fue el avión supersónico de pasajeros, Concorde, retirado ya del servicio debido a su alto costo de operación. Después se ha continuado utilizando, de forma parcial, en los Airbus  y los Boeing . En la actualidad lo utilizan, de forma generalizada, el Airbus A-320 y el Boeing 777.

La aviación continúa hoy en día su imparable desarrollo gracias a las investigaciones y experimentos que realizan cientos de ingenieros y científicos, que con su trabajo cambian radicalmente las características de los aviones para hacerlos más rápidos, seguros y confortables. Gracias a ese esfuerzo y a la gran cantidad de medidas de seguridad, controles y revisiones periódicas a las que se someten constantemente los aviones, este medio de transporte se puede considerar como el más rápido y seguro que existe en nuestros días.