Ala (aeronàutica)
En aeronàutica es denomina ala a un cos aerodinàmic de configuració molt forta i resistent estructuralment, composta per un perfil aerodinàmic o perfil alar envolent a un o més cuixeras i que és capaç de generar una diferència de pressiones entre la seua cara superior (extradós) i la seua cara inferior (intradós) en desplaçar-se pel aire lo que produïx la força ascendent de sustentació que manté al avió en vol. L'ala típica també utilisa el principi d'acció i reacció generant una força la component vertical de la qual contrarresta al pes. En el cas particular de les ales per a avions supersònics, el disseny està orientat a usar solament este efecte de la "reacció" i s'evita la sustentació aerodinàmica. L'ala compensarà per tant el pes de l'avió i a la seua volta generarà una resistència.[1] L'efecte de sustentació aerodinàmica existix per les característiques neumàtiques de l'aire, és el seu compresibilidad la que fa possible el desbalance entre les pressions de les cares del intradós i el extradós.
S'utilisa en diverses aeronaus, és el component de referència de les aeronaus d'ala fixa (avió per eixemple), pero no és exclusiu d'elles. Per eixemple, els helicòpters com AH-64 Apache i els Autogiros són dos tipos d'aeronau d'ales giratòries que, a banda de les seues ales giratòries, posseïx ademés unes ales fixes que utilisa per a dur armament; en este cas la funció principal de sustentar l'aeronau es pert, pero seguix sent un ala (embrionària) la funció principal de la qual s'ha canviat per una atra.[2]
Els pioners de l'aviació, tractant d'emular el vol de les aus, varen construir tot tipo d'artefactes dotats d'ales articulades que generaven corrents d'aire o be varen construir artefactes planejadors que en llançar-se des de llocs elevats en corrents d'aire oferien sustentació. Solament quan es va poder dispondre d'un motor de suficient potència es varen construir aeroplanos en ales fixes, que solcaven l'aire en lloc de moure-ho de manera autopropulsada, va anar llavors possible el vol de màquines més pesades que l'aire pels seus propis mijos i no depenents de la gravetat, com els planejadors. Varen ser els germans Wright en 1903 els qui varen conseguir el primer vol autopropulsado; no obstant Alberto Sants Dumont va ser el primer en complir un circuit preestablit, baix la supervisió oficial d'especialistes en la matèria, periodistes i ciutadans parisencs. El 23 d'octubre de 1906, va volar prop de 60 metros a una altura de 2 a 3 metros del sol en el seu 14-bis, en el camp de Bagatelle en París. Sants Dumont va ser realment la primera persona en realisar un vol en una aeronau més pesada que l'aire per mijos propis, ya que el Kitty Hawk dels germans Wright va necessitar de la catapulta fins a 1908. Realisat en París, França el 12 de novembre de 1906, no solament va tindre bons testics presents i per la prensa, sino també ho varen vore varis aviadors i autoritats. Aixina mateix són de destacar els planejadors construïts per John Joseph Montgomery i Otto Lilienthal que varen conseguir vols sustentats (en ales) i controlats pero no autopropulsados (és dir, carien de motor).[3] Encara que hi ha ales de tots els tipos i formes, totes obedixen als mateixos principis explicats en anterioritat i estan caracterisades per una forma allargada (una dimensió és prou major que les atres dimensions).
En un avió modern l'ala complix ademés atres funcions a banda de sustentar el pes conjunt propi de les ales més el del restant de l'estructura, principalment el fuselage i les superfícies de mando com l'estabilisador horisontal i el timó de direcció. En les funcions de l'ala, que és ademés un dels components que més ha evolucionat des de l'inici de l'aviació com es pot vore en la seua evolució històrica. En ser una de les parts més importants de l'avió (i potser la més estudiada)fins al punt de que des dels anys 30 varen existir aeronaus sense fuselage ni superfícies de mando independents, les cridades ala volant, resulta que és possiblement la que més terminologia ampre per a distinguir les seues diferents parts, contant en partixes mòvils, partixes estructurals i partixes geomètriques. Per últim, és interessant observar com les diferents formes en planta s'han adaptat als diferents règims de vol.
Funcions de l'ala
[editar | editar còdic]L'ala és el principal component d'un avió, la seua principal funció és assegurar la sustentació, que compensa al pes. Açò fa que l'avió puga mantindre un vol estable. Pero en ser una estructura prou gran, l'evolució tecnològica dels avions ha fet que adquirixca una série de noves funcions a banda de mantindre el vol. L'ala és dissenyada basant-se en criteris d'actuacions en vol, és dir la velocitat de disseny, el coeficient de planege, la càrrega útil, la maniobrabilidad de l'avió, tot això implica consideracions de disseny estructural i finalment factors de disseny global de l'avió (per eixemple, a on posar un sistema o un atre).[4]
Un resum de les seues funcions principals seria el següent:
- Donar sustentació i mantindre el vol compensant el pes de l'avió.
- Proveir de control a l'avió en vol. Normalment l'ala és l'encarregada de les funcions de control de balanç, per mig de la disposició del diedro, aixina com les funcions de control al voltant de l'eix llongitudinal per mig dels aleronés. En algunes ales (per eixemple ala en delta) és també l'encarregada del control de cabotege (normalment s'encarrega l'estabilisador horisontal (lateral).
- Assegurar la capacitat d'envolament i aterrisage de l'avió, cosa que sol realisar ajudant-se dels dispositius hipersustentadores, aumentant l'àrea efectiva i el coeficient de sustentació.
- En aquells avions en motors en ala, és l'encarregada de subjectar l'o els motorés i transmetre el seu espente a l'avió complet. Aixina com els sistemes necessaris per al drenage d'aire del motor, suministrament de combustible i control del motor (cablejat, el sistema que realisa el control del motor no està situat normalment en l'ala).
- Estajar el combustible, en el pas dels anys l'ala s'ha adaptat per a dur en l'interior de les seues estructura el combustible que l'avió utilisa per al vol. Açò es deu a que el pes del combustible no ha d'alterar la posició del centre de gravetat per a mantindre el centrat aerodinàmic de l'avió. El combustible es du també en la part baixa de l'encastrar i en alguns avions de transport grans en un depòsit atrasser per a mantindre el centrat. Per lo tant l'estructura interna de l'ala deu estar preparada per a contindre combustible (protecció química).[5]
- Llums i senyalisació. En els extrems de l'ala solen trobar-se normalment lluïxes que són utilisades per a la senyalisació com per eixemple, les llums de navegació, de posició i en algunes aeronaus d'ala fixa s'instalen les llums d'aterrisage i carreteo.[6]
- Soport d'armament. En els avions militars els missils solen estar montats sobre l'ala i el fuselage.
- Soport de tancs de combustible externs, molts avions (en especial militars) duen tancs de combustible auxiliars per a missions en l'alcanç estés.
- Estage del tren d'aterrisage, molts avions té part o ben tot el tren d'aterrisage dins de l'ala.[7]
- Soport per a eixida d'emergència, en estar moltes eixides d'emergència localisades al costat de l'ala, l'ala deu ser capaç d'aguantar en un moment d'evacuació als passagers sobre ella.
Història i configuració de l'ala
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Configuració alar.
Els primers avions varen ser construïts en la configuració alar de biplano a on dos ales eren unides entre sí per mig de tirants i rigidizadores. Els motius d'esta configuració eren deguts a problemes estructurals, no era possible tindre una estructura lo suficientment resistent com per a aguantar tota la sustentació que necessitava l'avió usant solament un ala, era necessari minimisar el tamany de l'ala (i per tant els esforços estructurals) i per lo tant es va necessitar aumentar el seu número per a fer que l'avió volara. Esta configuració es va mantindre durant molt temps (inclús va haver algun avió de configuració triplano i inclús multiplano de més de tres ales) fins a l'aparició dels avions monoplano gràcies a un alvanç en la ciència de materials i d'estructures.
Com es pot vore en l'image del Sopwith Camel, els avions biplanos utilisaven elements externs (per la falta de rigidea de les ales) per a donar la resistència necessària a les ales durant el vol i, sobretot, les maniobras. Estos elements en un principi no eren aerodinàmics (més be cossos romos i donaven una gran resistència al vol. Un gran alvanç va ser l'introducció de l'avió monoplano i sobretot l'avió semimonocasco i monocasco
Les configuracions actuals d'avions comercials i d'avions de transport solen ser d'una sola ala i configuració semimonocasco. L'ala es dissenya per a poder resistir per ella mateixa tots els esforços que es pot trobar durant el vol i realisa vàries funcions. Este disseny és el bàsic en totes les configuracions volant en subsónico encara que, per motius especials, alguns avions usen configuracions distintes per a resoldre problemes concrets.
Els avions monoplano tenen diverses configuracions possibles. Be poden tindre el ala baixa a on l'ala va a l'altura del fuselage inferior, lo que facilita l'accés al motor pero obliga a tindre un tren d'aterrisage més gran, és la més usada en avions comercials de passagers. Una atra ala tradicional és el ala alta, a on l'ala està instalada en la part superior del fuselage, en lo que es requerix un tren d'aterrisage més chicotet pero crea problemes en la zona del fuselage a on es troba l'ala ya que l'espai és més reduït. També tenim el ala mija típica dels caces militars i el parasol que és un ala montada per damunt del fuselage. Per regla general, els avions comercials de passagers solen ser de ala baixa per a poder donar cabuda a major número de passagers i el tren d'aterrisage se sol colocar en el carenat de la pancha (de l'anglés belly fairing) de l'avió. Els avions de transport solen ser derivació d'avions comercials o be avions específics per a transport (especialment els avions de transport militar com l'A400M), estos avions tendixen a ser de configuració de ala alta i tenen la seua tren d'aterrisage en la part inferior del fuselage, sent prou curt. Açò permet que hi haja més espai entorn per a realisar operacions de càrrega i descàrrega.
Hi ha varis tipos d'ales per als avions:
-
Recta de corda constant. -
Trapezoidal (recta en estretament). -
Elíptica -
-
Doble flecha
-
Delta en timons canard
-
Delta en timons atrassers
-
Doble delta
-
Ogival
Els models previs responen a guies generals de cóm són els avions en l'actualitat, pero depenen clarament de l'avió concret i la missió a realisar. Per eixemple, el Fokker 60 és un avió de passagers en ala alta i el tren d'aterrisage en els motors.
En l'actualitat hi ha diversos estudis per a canviar radicalment la forma de l'avió comercial i deixar l'estructura fuselage-ala, passant a una estructura totalment integrada cridada ala volant. Esta estructura té la ventaja d'oferir una menor resistència per a un mateix número de passagers, encara que hui en dia s'enfronta a un problema a l'hora de respondre als requeriments d'evacuació de l'avió de les autoritats (els passagers estarien en files de 20-30 passagers comparades en el màxim d'11 de hui en dia). Hi ha diversos avions operatius (militars en la seua majoria) en esta configuració per eixemple el Northrop YB-49 o el B-2 Spirit. Una atra concepció pareguda (intermija) és una fusió de fuselage i ala en una sola estructura pero sense aplegar a ser un sol component encara que diferenciats. És el cridat fuselage integrat, que ve a ser un pas intermig entre una configuració monoplano clàssica actual i la configuració d'ala volant.
Tots les configuracions prèvies estan centrades en els avions comercials, que són en la seua majoria, avions que volen en subsónico, els avions militars (especialment els caces) volen en règim supersònic i per lo tant la configuració alar deu respondre a esta diferència. En general els avions militars supersònics utilisen una configuració d'ala en delta (ya siga en variants de canard, doble delta...) que respon millor a les necessitats de la missió. Estes ales tenen les seues dificultats i cap avió usa hui en dia un ala delta pura.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Presentació de la NASA sobre els «fonaments del vol (Fundamentals of Flight)» (en anglés). Consultat el 11 de giner de 2009. a on ve descrit en detalle el procés pel qual es genera la sustentació
- ↑ Pàgina oficial de Boeing sobre el «Apache AH-64» (en anglés). Consultat el 11 de giner de 2009. descrivint les seues principals característiques
- ↑ «Biografia d'Otto Lilienthal 'Peacemaker'». Consultat el 11 de giner de 2009. i la seua contribució a l'aeronàutica moderna
- ↑ Synthesis of Subsonic Airplane Design, Torenbeek, Delft University Press, 1981-1990, p. 215.
- ↑ Palés d'Airbus sobre la disposició dels «tancs de combustible» (en anglés). Consultat el 11 de giner de 2009., aixina com la seua localisació en un avió bimotor subsónico comercial
- ↑ Descripció de les «lluïxes de l'avió» (en anglés). Archivat des d'el original, el 27 d'agost de 2008. Consultat el 11 de giner de 2009., la seua localisació i les seues funcions principals
- ↑ Landing Gear Integration in Aircraft Conceptual Design, Sonny T. Chai and William H. Mason, MAD Center Report: MAD 96-09-01, September 1996, 1981-1990, Virginia Polytechnic Institute and State University Blacksburg, Virginia, 24061-0203.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Ala (aeronáutica)» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.