Lección 5 de 16
El ala: forma, carga alar, flecha, diedro y torsión
Cómo influyen la forma en planta, el alargamiento, la carga alar, la flecha, el diedro y la torsión en el comportamiento del ala, incluida el ala delta del pendular.
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GU09 Bloque 2 · El ala
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El perfil explica lo que pasa en una sección. El ala completa, con su forma tridimensional, decide la eficiencia, la manera de entrar en pérdida y buena parte de la estabilidad.
Geometría básica
- Envergadura (b): distancia de punta a punta.
- Superficie alar (S): área del ala vista en planta.
- Cuerda media: superficie dividida entre envergadura.
- Estrechamiento: relación entre la cuerda en la punta y la cuerda en la raíz.
- Ángulo de incidencia: el que forma la cuerda con el eje longitudinal; en el multieje es fijo.
Fórmula
Alargamiento: AR = b² / S
Ejemplo: 10 m de envergadura y 12,5 m² de superficie dan AR = 100 / 12,5 = 8.
Un alargamiento grande, con alas largas y estrechas como las de un velero, reduce la resistencia inducida y mejora el planeo. Uno pequeño da alas robustas y manejables, pero menos eficientes. Según la FAA, un ala pendular de escuela ronda un alargamiento de 5 y las de mayores prestaciones llegan a 7.
Formas en planta
| Forma | Ventajas | Inconvenientes |
|---|---|---|
| Rectangular | Fácil de construir; entra en pérdida primero en la raíz y conserva los alerones | Algo menos eficiente |
| Trapezoidal | Buen compromiso entre eficiencia y peso | Tiende a entrar en pérdida hacia las puntas si no lleva torsión |
| Elíptica | Reparto de sustentación ideal, mínima resistencia inducida | Cara y difícil de fabricar |
| En flecha y delta | Estabilidad lateral y direccional; base del ala pendular | Menos eficiente a baja velocidad |
El ala delta del pendular es flexible, de tela tensada sobre tubos, muy en flecha y con torsión. Según la FAA, su ángulo de morro (el que forman los dos bordes de ataque) suele estar entre 120° y 130°.
Carga alar
Fórmula
Carga alar = peso / superficie alar (kg/m²)
Ejemplo: 150 kg y 15 m² dan 10 kg/m². Un multieje de 600 kg con 12 m² de ala tendría 50 kg/m².
Con más carga alar la velocidad de pérdida sube (con la raíz cuadrada del peso), el despegue y el aterrizaje se alargan y la velocidad de crucero aumenta. A cambio, la aeronave se mueve menos con la turbulencia. Con poca carga alar vuela despacio y aterriza corto, pero cualquier térmica la zarandea. En una misma aeronave, cargarla más es aumentar su carga alar.
Flecha y diedro
Ángulo de flecha
Ángulo entre el borde de ataque (o la línea del 25 % de las cuerdas) y la perpendicular al eje longitudinal, que en la raíz es la perpendicular a la cuerda del encastre.
Diedro
Ángulo que forman las alas con el plano horizontal vistas de frente. Si las puntas están más altas que la raíz es positivo; si están más bajas se llama anhedro.
El diedro positivo y la flecha mejoran la estabilidad lateral. Las alas pendulares suelen tener un ligero anhedro, compensado por el efecto diedro que produce su flecha.
Torsión del ala
La torsión consiste en dar distinto ángulo de ataque a los perfiles a lo largo de la envergadura, normalmente menos en la punta. Puede ser geométrica (se gira el perfil) o aerodinámica (se cambia de perfil hacia la punta). Así la pérdida empieza en la raíz, las puntas siguen volando y los alerones conservan su eficacia.
En el ala pendular la torsión es imprescindible: va de unos 5° a 15° según la FAA y solo aparece del todo en vuelo, cuando el ala está cargada. Junto con la flecha, es la que le da estabilidad de cabeceo sin cola.
Torbellinos de punta y estela
Bajo el ala la presión es mayor que encima, así que en las puntas el aire rodea el ala desde el intradós hacia el extradós. Combinado con el avance, forma dos torbellinos que giran hacia dentro por arriba y desvían hacia abajo el aire detrás del ala. Son el origen de la resistencia inducida. Los winglets y las puntas bien diseñadas los debilitan.
Atención
Esos torbellinos forman la estela turbulenta. Es más fuerte detrás de aeronaves pesadas, lentas y limpias, desciende lentamente y se desplaza con el viento. Un ULM es muy sensible: tras un avión o helicóptero mayor, deja pasar tiempo y mantente por encima de su trayectoria.
Ilustración en preparación
Dos viñetas. Izquierda: ala vista desde atrás con los torbellinos de punta girando hacia dentro por arriba y la corriente descendente detrás del ala. Derecha: ala pendular en planta con el ángulo de morro, la flecha y la torsión de las puntas indicados.
Ideas clave
- Alargamiento = envergadura² / superficie; más alargamiento, menos resistencia inducida.
- Carga alar = peso / superficie; al aumentarla sube la velocidad de pérdida.
- Flecha y diedro aportan estabilidad lateral; el pendular usa flecha con ligero anhedro.
- La torsión hace que la pérdida empiece en la raíz y mantiene eficaces los alerones; en el pendular, además, da estabilidad de cabeceo.
Para el examen
- Cálculo directo de carga alar: 150 kg / 15 m² = 10 kg/m². No multipliques: divide.
- La flecha se mide respecto a la perpendicular al eje longitudinal (o a la cuerda de la raíz), no respecto al viento relativo.
- La torsión no es un ángulo diedro: es la variación del ángulo de ataque a lo largo de la envergadura.
Glosario
Envergadura
Distancia entre las dos puntas del ala.
Alargamiento
Relación entre el cuadrado de la envergadura y la superficie alar.
Carga alar
Peso de la aeronave dividido por su superficie alar.
Torsión (washout)
Disminución del ángulo de ataque de los perfiles desde la raíz hacia la punta.
Estela turbulenta
Torbellinos que deja una aeronave tras de sí al producir sustentación.
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Fuentes
AESA, FOR-ULM-P01-ETI01-GU09, Objetivos de aprendizaje ULM (Bloque 2)
seguridadaerea.gob.es