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(Parte1)Recuerden amigos lectores que en el número anterior habíamos dicho que el vuelo de una aeronave era el resultado de una fuerza que producen las alas hacia arriba denominada sustentación (lift en inglés). Esta sustentación se produce por las diferencias de presión que se crean alrededor del perfil del ala: el contorno superior (extradós) tiene una curvatura mucho más pronunciada que el contorno inferior (intradós), lo que hace que se genere una depresión sobre el ala (ver fig. 1, y también 3 y 5 de la edición anterior).

Fig-1

Definamos la terminología empleada en estos casos para continuar hablando con propiedad. Algunas de las características geométricas más importantes de los perfiles son: el borde de ataque (leading edge), que es la parte delantera redondeada; el borde de fuga (trailing edge), la parte aguda trasera; la cuerda (chord), distancia máxima entre ambos bordes; el extradós (upper surface), que une los bordes por arriba; el intradós (lower surface) que los une por debajo; y el espesor (thicknes), que es la mayor distancia entre el extradós y el intradós (Fig 2).

Fig-2



Al espesor se acostumbra a expresarlo como porcentaje de la cuerda, es decir, que si un ala con una cuerda de dos metros tiene un perfil con 10 % de espesor, la altura máxima del ala será de 20 cm. La posición del espesor máximo es otro parámetro importante y también se acostumbra a expresarla en porcientos de la cuerda contando desde el borde de ataque. En el ejemplo que acabamos de mencionar, si suponemos que el espesor máximo está situado al 30 % de la cuerda, se encontrará a 0,60 metros.


La selección de un perfil de ala es una de las tareas más arduas que tiene por delante un diseñador. En líneas generales, el espesor del perfil aumenta la sustentación, pero esto tiene sus límites, puesto que tienen también una resistencia al avance alta. De lo que se trata es de lograr la mejor solución de compromiso: espesores elevados producen gran sustentación y dejan mucho espacio interior para la estructura del ala, pero generan alta resistencia aerodinámica. Por el contrario, un espesor reducido es ideal para alcanzar grandes velocidades, pero complica el diseño estructural.


La mayoría de los perfiles tienen su espesor máximo a alrededor del 30 % de la cuerda, pero los más modernos lo tienen más hacia atrás, llegando incluso hasta el 50 % de la cuerda. Estos últimos tienen un gradiente de presión más suave, lo que retarda la separación de la capa límite. Existen también los perfiles simétricos, que como no producen sustentación se los utiliza generalmente para las superficies de comando, pero esto no debe tomarse como una regla, ya que algunos aviones de caza subsónicos emplean secciones de este tipo con un pequeño ángulo de ataque (ver fig. 3). Como puede apreciarse, sobre el extradós hay un aumento de la velocidad que produce presión negativa. La resultante de la distribución de presiones que muestra la figura es una fuerza dirigida hacia arriba: la sustentación.

Fig.3

Cualquiera sea el tipo de perfil de que se trate, lo que se busca siempre es que se mantenga el principio fundamental de la aerodinámica: evitar el desprendimiento de la capa límite. Los perfiles conocidos hasta hoy son el fruto de investigaciones en los túneles de viento, que con sistemas apropiados posibilitan conocer las cualidades de cada sección con el fin de seleccionar la más conveniente. Uno de los artificios más rudimentarios para estudiar el comportamiento de la corriente de aire –pero el más ilustrativo para nuestros fines– es el de las corriente de humo (ver fig. 4). En la imagen superior se observa que los filetes de humo permanecen adheridos a lo largo de casi todo el perfil, pero en cuanto se aumenta el ángulo de ataque (angle of attack) se produce el desprendimiento. Cuando esto sucede se produce la que se denomina pérdida de sustentación (stall), ya que al romperse la vena de aire sobre el ala, el avión se desploma y obviamente esta es una situación que debe evitarse.
Este fenómeno suele aparecer cuando el ángulo de ataque supera los 12 ó 15º. El ángulo de rendimiento máximo de los perfiles suele situarse entre 2 y 6º, gama en las que se alcanza la máxima sustentación y la mínima resistencia al avance. En la próxima entrega nos ocuparemos de esto.

Fig.4 (Ensayos en túnel de humo mostrando la pérdida de sustentación)

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