Aviones – Partes móviles del ala

Analizamos en esta entrega sobre los elementos y partes móviles del ala y que actúan en conjunto, por lo tanto se los ha agrupado en este post en conjunto

Post escritor por: Juan Matheus

Siguiendo con nuestros especiales sobre ¿por qué vuelan los aviones?, nos seguiremos adentrando en el fascinante mundo técnico del ala y sus diferentes piezas que lo vuelven en parte igual o más importante que los propios motores del avión.

Alerones, flaps, slats y spoilers

Flaps

En español se lo conoce como dispositivo hipersustentador pero todo el mundo se refiere a ellos como flaps. A diferencia de otros elementos, estos no son fijos y el piloto los ajusta según los requerimientos en distintas etapas del vuelo. Es común que hayas observado que antes del despegue y antes del aterrizaje, el piloto extienda los flaps. Son piezas que están pensadas para aumentar la cuerda alar, a mayor superficie de ala, mayor sustentación, durante el despegue se necesita la mayor cantidad de sustentación disponible. Los flaps pueden ubicarse a distintos ángulos. Usualmente entre 0 y 45 grados, en intervalos de 5 grados.

La física detrás de ellos es bastante simple. Los flaps extendidos producen mayor cantidad de sustentación al mismo ángulo de ataque. Se incrementa la presión positiva bajo el ala. Pensemos que es una especie de barrera que “captura” más aire en la parte inferior del ala. Mayor diferencial de presión, mayor sustentación. El aire bajo el ala literalmente empuja el avión hacia arriba. Esto es especialmente necesario en el despegue y el aterrizaje por eso es durante estas etapas de vuelo donde el piloto los utiliza. Al despegar y al aterrizar, la velocidad del avión es mucho menor a la velocidad de vuelo crucero por obvias razones. Y todo avión tiene una velocidad “stall” a la cual pierde sustentación. Este fenómeno es extremadamente peligroso y ocurre a ciertas combinaciones por exceder el coeficiente de sustentación. Un avión comercial no puede empezar su ascenso a un ángulo muy pronunciado porque caería. Sin embargo, los flaps están diseñados para ayudar al vuelo. Tanto es así que un avión comercial difícilmente podría despegar sin flaps pues se acabaría la pista y no conseguiría la velocidad necesaria para elevarse.

No todo es gratis y ese aumento en sustentación también viene acompañado de una mayor resistencia al movimiento. Es por esto que en condiciones de crucero serían perjudiciales y por eso se retraen. Entendemos por qué son necesarios al despegar, ¿pero por qué también al aterrizaje? Pues se necesita aterrizar a una velocidad menor para poder frenar el avión en pista. Sin los flaps un avión no estaría en capacidad de efectuar un aterrizaje a una velocidad razonable ni podría hacer un descenso pronunciado como se suele hacer. Esto hace que el piloto requiera diferentes combinaciones de posición de flaps / velocidad según lo que requiera en vuelo. En el despegue se acostumbra a desplegar flaps hasta ¼ de su recorrido pues pasado eso actuarían como un freno en vez de una ayuda. En cambio al aterrizar, es probable que se requiera hasta 40-45 grados pues se desea reducir la velocidad del avión pero mantenerse en el aire.

Alerón

El alerón es otro elemento importantísimo del ala. Usualmente se ubica en línea con los flaps, más hacia el extremo de la misma. Es, al igual que los flaps, una pieza que no es fija. Ese elemento es el que le permite “curvar” a un avión y no el timón como se podría pensar. Y una vez más, tiene una explicación física bastante sencilla.

En el colegio probablemente viste un “diagrama de cuerpo libre” donde se gráfica las fuerzas que actúan sobre un objeto. Aquí ya hemos hablado de las fuerzas principales que aplican a un avión en vuelo. Probablemente recuerdas también que una fuerza se puede descomponer en componentes. Esto es básicamente lo que sucede cuando un avión está en vuelo. La fuerza de sustentación que mantiene al avión en el aire sufre un “desequilibrio” al operar los alerones. La componente horizontal es responsable del giro mientras la vertical mantiene al avión en el aire. Básicamente si el piloto quiere girar hacia la izquierda, el alerón izquierdo baja y el derecho, sube. Siempre operan juntos para generar ese desbalance que genera una fuerza resultante en la orientación deseada. Pensemos en una regla que está sujeta en un punto fijo en la mitad. Si ponemos peso sobre un lado, el otro lado va a subir. Esto es lo que pasa con el alerón. No es un giro similar al que realizas con un auto al curvar.

Spoilers

Los spoilers son muy parecidos a los alerones y ayudan a generar los giros durante el vuelo. Es una combinación del uso de los spoilers y los alerones la que permite mantener equilibrado el avión a todo momento. Recordemos que un avión es un cuerpo libre que tiene varios grados de libertad de movimiento. Un auto, por ejemplo, está pegado al piso y por ende su libertad de movimiento solo ocurre a lo largo de un eje y no en todas las direcciones.

Los spoilers los puedes diferenciar porque se ubican en la parte superior del ala. Están diseñados para generar una pérdida en la sustentación de una forma controlada. Ayudan a generar el descenso y a su vez actúan como ayuda al freno de la aeronave en pista una vez que aterriza. Probablemente los has visto elevarse a lo que el avión toca tierra.

Durante el vuelo evitan que la aeronave realice giros no solo hacia un lado u otro, pero también hacia arriba y abajo. El viraje de un avión no podría realizarse sin que la cabina se incline pronunciádamente.

El uso de los alerones permite al avión un “banqueo” que hace que el giro sea sutil y no cause incomodidad al pasajero.

SLATS

Los slats son el equivalente a los flaps pero estos se ubican en el borde anterior del ala mientras los flaps se ubican en el borde posterior. Su propósito es el mismo. El uso de ambos ayuda a incrementar el área útil del ala y al obtener una mayor superficie puede generar mayor sustentación durante las etapas criticas del vuelo como lo son el despegue y el aterrizaje. Es importante para el piloto monitorear los ángulos de ataque del ala junto con la velocidad y la superficie útil del ala según los requerimientos en vuelo. Como podemos observar el diseño del ala puede ser fijo pero su perfil, forma y rendimiento varían según se requiere.

Pronto, la tercera parte de este especial.