Diseño del ala
El ala es el componente básico de un avión, siendo su principal función asegurar la sustentación para compensar el peso. El ala es diseñada para cada avión en base a criterios de actuaciones en vuelo, capacidad de carga, la velocidad, coeficiente de planeo, maniobrabilidad, ya que, entre sus funciones, más allá de procurar sustentación suficiente para levantarse del suelo, esta que el piloto tenga control sobre el avión mediante el uso de alerones, flaps y otras superficies de control. Además, el ala proporciona estabilidad mediante la adecuada configuración del ángulo diedro.
La forma y sección del ala es lo que determina la mayor parte de las características del avión, ya que esta soporta los esfuerzos aerodinámicos y de torsión a los que se ve sometido el modelo. Para comenzar con el diseño debemos establecer estas características.
Geometría del ala
El primer parámetro en la geometría de cualquier ala es su planta, es decir la forma en la se dispone su superficie. Esta característica influirá en el diseño en cuanto a cómo se distribuye la sustentación y por tanto las cargas sobre la estructura, su resistencia y eficiencia aerodinámica. Puede haber más de una configuración válida, las más usadas son la trapezoidal, rectangular y la mixta (que consiste en una parte central rectangular y el extremo trapezoidal).
Desde el punto de vista de la disposición, es decir, de su posición respecto al fuselaje se pueden distinguir cinco configuraciones que pueden condicionar las actuaciones del avión sobre todo en el aspecto de estabilidad. Estas son: Ala baja, media, dorsal, semialta, alta y parasol.
Esta disposición es más o menos eficiente según el tipo de avión que estemos diseñando, así, mientras que para un entrenador la más eficiente seria la configuración de ala semi alta, para un acrobático la disposición mejor sería la de ala media.
La envergadura es la distancia entre los dos extremos del ala. Cuando hablamos de envergadura nos referimos a la que consideramos efectiva, esta cuestión varía según el criterio de cada diseñador y difiere en que según quien, cuenta el ancho del fuselaje o no, o bien se contempla solo la envergadura proyectada.
La cuerda se refiere a la distancia entre el borde de ataque y el de fuga, o lo que es lo mismo, el ancho del ala.
Si esta medida es igual a lo largo de toda la envergadura hablamos de cuerda constante y si varía entre la raíz y la punta, y ya que la cuerda es variable, debemos hallar la cuerda media aerodinámica para realizar los cálculos relativos a la superficie y el alargamiento.
La cuerda media se calcula fácilmente como la suma de la cuerda de la raíz y de la punta y dividirlo por dos, hallando la media aritmética. En el caso de alas compuestas por polígonos de diferentes formas el cálculo debe considerar esta circunstancia. Se definen dos tipos: Cuerda media aerodinámica y cuerda media geométrica
El alargamiento (λ), se refiere a la relación largo/ancho del ala, y se obtiene al dividir la envergadura entre el valor de la cuerda media aerodinámica.
El valor del alargamiento es determinante en el rendimiento de un avión, de modo que este último es mayor cuanto mayor es el alargamiento. En el caso de un aeromodelo hay otro factor importante, el número de Reynolds, que limita el valor mínimo de la cuerda para ser efectivo por lo que fijaremos el valor del alargamiento entre 5 y 15 según el tipo de avión.
Cuando tenemos el valor de la envergadura, según decidamos el valor del alargamiento obtendremos una cuerda media, de modo que si por ejemplo, el valor de λ es 10, la cuerda será: 200/10=20 cm, Si multiplicamos la envergadura por la cuerda media geométrica debemos obtener la superficie alar. por lo que obtendremos una superficie de 20*200= 4000 cm2 o expresado en dm2, 40 dm2.
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 raramente negativo. Es muy habitual el diedro compuesto o doble diedro, que consiste en que el ala se divide en partes con ángulos diferentes.
Además del diedro, una forma de asegurar la estabilidad a baja velocidad es dotar al ala de deformación aerodinámica en la punta de modo que esta tenga un ángulo de calado de varios grados inferior al encastre o mediante un cambio en la curvatura del perfil.
Estrechamiento. Un concepto que influye en la estabilidad del modelo es el denominado estrechamiento, ya que es determinante en la zona en la que empieza el desprendimiento de la corriente cuando el ala inicia la entrada en pérdida. Según el estrechamiento disminuye, el punto donde se inicia el desprendimiento se desplaza hacia el extremo del ala, afectando antes al mando de alabeo, de modo que las alas con cuerda constante se ven menos afectadas por este efecto que las trapezoidales.
Su cálculo se realiza como un cociente o razón entre la cuerda de la raíz y la de la punta o marginal, siendo valores de 1 a 0.75 los más seguros.
Para calcular la cuerda máxima y mínima de un ala trapezoidal mediante el criterio del estrechamiento fijaremos un valor, por ejemplo 0.8 y usaremos la fórmula siguiente para hallar la cuerda máxima o raíz a partir del valor de la cuerda media que también habremos fijado previamente.
Cuerda raíz=cuerda media (CMA)/0.8
Y para la cuerda de la punta de ala, o marginal:
Cuerda marginal= CMA*0.8
Línea del 25% de la cuerda: Línea imaginaria que se obtendría al unir todos los puntos situados a una distancia del 25% de la longitud de la cuerda de cada perfil desde el Borde de ataque.
Flecha: Ángulo que forman las alas en su línea media respecto del eje transversal del avión. La flecha puede ser positiva, neutra, o negativa. Cuerda media
EL GATO VOLANTE 