Torsión alar o Washout, retrasar la entrada en perdida

Un ala tiene torsión (twist) si el ángulo de ataque geométrico (α) varía a lo largo de la envergadura.

Esta torsión proporciona al ala algunos beneficios aerodinámicos como reducción de la resistencia inducida y características de entrada en pérdida más suave.

Recordamos que la pérdida (en inglés stall) es el efecto provocado por la incapacidad del ala para seguir produciendo sustentación, y se produce cuando el avión vuela con un ángulo de ataque mayor que el ángulo de ataque crítico, donde se alcanza el coeficiente máximo de sustentación. Y que pasado este ángulo critico disminuye la sustentación y la resistencia se incrementa dando lugar a que el aire sea incapaz de seguir el contorno del ala. En ese momento la presión diferencial se ha reducido y la resistencia se ha incrementado, hasta el punto de que no hay sustentación suficiente para soportar el peso del aeroplano.

torsion

La Torsión alar: puede ser geométrica o aerodinámica.

La torsión geométrica consiste decíamos, en que los ángulos de ataque de cada uno de los perfiles que componen el ala sean diferentes, dando a la sección de punta un ángulo de ataque menor que en el encastre. Esta torsión o giro relativo de las cuerdas se suele hacer gradualmente desde la raíz a la punta del ala. De esta manera se consigue que las secciones interiores lleguen al ángulo de pérdida primero. Es importante señalar que la torsión debe ser progresiva a lo largo de toda la semi-envergadura desde la raíz al marginal.

En el caso de la torsión aerodinámica esta se logra con perfiles diferentes a lo largo del ala, de forma que el ángulo de sustentación nula varíe para los diferentes perfiles que componen el ala. En definitiva, el efecto es el mismo que se consigue con la torsión geométrica. Una forma de lograr la torsión aerodinámica es aumentando las curvaturas de los perfiles, progresivamente desde el  encastre a la punta, de forma que aumente el valor del Cl máx (coeficiente de sustentación) en las puntas.

En ambos casos, el fin es mejorar las características de entrada en perdida de una aeronave o en nuestro caso, un aeromodelo.  Por cuestiones relacionadas con la distribución de la carga alar y las sustentación a lo largo del ala, la perdida comienza generalmente antes por las puntas y se extiende hacia el encastre de modo diferente según sea la planta alar. (En las alas con flecha negativa, la perdida se inicia desde el encastre) modo que la torsión debe aplicarse de modo distinto según esta geometría.

La torsión aerodinámica, comparativamente con la torsión geométrica, da generalmente como resultado una menor resistencia en crucero para las secciones externas. Sin embargo complica el diseño y por lo tanto el proceso de producción. En aeroplanos de alta performance esta complicación puede llegar a ser justificada. A veces, en el caso de alas con mucho estrechamiento se emplea una combinación de torsión aerodinámica y geométrica.

En modelos entrenadores,  que generalmente montan alas de planta rectangular,se puede introducir una ligera torsión, de no más de un grado como un mecanismo de seguridad adicional ya que las maniobras en la fase de iniciación son menos precisas y los modelos suelen estar configurados con un grado de autoestabilidad muy grande. Sin embargo, el grado de torsión no es tan grande como el requerido en un ala trapezoidal o mixta.

Stall StripsOtros modos posibles de reducir la entrada en perdida consisten en Insertar una tira “strip”  en el borde de ataque más cercano a la raíz del ala, de forma que cuando se alcanza un determinado ángulo de ataque, la tira rompe el flujo de aire haciendo que la raíz entre en pérdida antes que el extremo del ala.O bien, instalar unas ranuras en el borde de ataque cercano a la punta del ala, de manera que con altos ángulos de ataque se suaviza el flujo de aire en esa parte del ala retrasando su entrada en pérdida respecto a la raíz.

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4 comentarios en “Torsión alar o Washout, retrasar la entrada en perdida

  1.  Buenas tardes, acabo de leer con interés tu post sobre torsión alar y me parece muy esclarecedor. El la parte final hablas de insertar un “strip” en el borde de ataque cercano a la raíz, eso me suena a “turbulator”. Me interesaría mucho saber sus características, tanto e longitud como anchura y forma así como situación respecto al b.a. , he oído hablar de cinta en zig-zag plana, etc. Mi interés está centrado en una maqueta de velero -ASH26- que pienso montar para ser remolcada. Con  este tipo de veleros tengo una mala experiencia (Discus CS de 2,65) que entraba en pérdida y consiguiente barrena con mucha facilidad. El ASH26 es de características muy parecidas y pienso que la solución de la cinta sería una forma ideal para retrasar esas bruscas entradas en pérdida. Espero tus comentarios, un saludo

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  2. La tira (strip)es en si un turbulador como bien dices, pero con un uso distinto al de los generadores de vortices (turbuladores) que se sitúan en el borde de ataque y en algunos casos delante de las superficies de mando y que se instalan sobre todo cuando se trabaja a muy bajos números R. ya que el aire se pega mas a la superficie del ala en un flujo turbulento.
    En realidad, mas que retrasar la perdida como si hacen los dispositivos hipersustentadores como las ranuras o slats, lo que hacen es romper el flujo laminar para precisamente adelantar el momento en el que entra en perdida la raiz del ala, esto, permite al piloto notar el desplome antes de que la perdida sea irremediable. Suelen instalarse en el primer tercio del ala en el encastre, pero es variable y depende de las características del perfil, calado, centrado, etc.
    Los veleros rc que son maqueta de veleros reales de altas prestaciones tienen el inconveniente de que las alas de mucho alargamiento y alto estrechamiento, tienen un rendimiento critico ya que las dimensiones de la cuerda trabajan en numeros R muy criticos donde en realidad el perfil no esta funcionando (esto pasa sobre todo en las puntas de ala). Esto influye negativamente en este tipo de veleros en los giros a baja velocidad o muy ceñidos (justo los que necesitas para buscar la termica).
    Una solución adicional a la instalacion de slats o turbuladores en el ultimo tercio del ala, para prevenir la perdida en veleros como el que mencionas que incluso presenta cierta flecha negativa, es adelantar el centro de gravedad, con la penalización en la relación de planeo, pero ganando en estabilidad.

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