¿Qué es Ala?

El componente principal utilizado para generar sustentación en un avión. Generalmente se divide en dos alas izquierda y derecha, que están dispuestas simétricamente a ambos lados del fuselaje. Algunas partes del ala (principalmente los bordes delantero y trasero) pueden moverse.

El piloto puede manipular estas partes para cambiar la forma del ala y controlar la distribución de la sustentación o la resistencia del ala para lograr el propósito de aumentar la sustentación o cambiar la actitud de la aeronave. El perfil aerodinámico móvil de uso común en el ala (Figura 1) tiene varios dispositivos de aumento de borde delantero y trasero, alerones, spoilers, frenos de velocidad, elevadores, etc.

El interior del ala se utiliza a menudo para almacenar combustible. Cuando el grosor del ala lo permite, el tren de aterrizaje principal de la aeronave a menudo se retrae total o parcialmente en el ala. Además, muchos motores de aviones están directamente fijados al ala o suspendidos debajo del ala. .

Perfil de aladescribe superficie de sustentación forma principal parámetros geométricos de la envergadura área de ala (área proyectada de terreno de juego del ala), el ángulo de barrido (principalmente líder barrido borde, ángulo de barrido cuarto acorde, etc.), anhedral, Airfoil sección de forma (perfil aerodinámico), etc (Figura 2a).

Las superficies aerodinámicas básicas comúnmente utilizadas son las superficies aerodinámicas de baja velocidad, las superficies aerodinámicas de pico, las superficies aerodinámicas supercríticas y las superficies aerodinámicas supersónicas con bordes de ataque afilados.

Además, hay algunos parámetros relativos importantes: Relación de aspecto: la relación entre la envergadura del ala y la longitud media de la cuerda (el área del ala se divide por la envergadura del ala); La relación de la raíz de la punta: la longitud de la cuerda de la punta del ala y la relación de longitud de la cuerda de la raíz del ala; Espesor relativo de la superficie aerodinámica: la relación entre el espesor máximo de la superficie aerodinámica y la longitud de la cuerda.

Estos parámetros tienen una influencia importante en las características aerodinámicas del ala, la carga sobre el ala y el peso de la estructura.

El ala de un avión se puede dividir en tres tipos básicos de ala según la forma del plano de vista superior (Figura 2b).

Elángulo de barrido de la línea de cuerda de 1/4 del ala recta es de aproximadamente 20 ° o menos. Las alas rectas se utilizan principalmente en aviones subsónicos y algunos cazas supersónicos. En un avión subsónico, la relación de aspecto es de aproximadamente 8-12 y el grosor relativo es de 0,15-0,18. En aviones supersónicos, la relación de aspecto es de 3 a 4 y el grosor relativo es de aproximadamente 0,03 a 0,04.

Elángulo de barrido de la línea de cuerda de 1/4 de ala barrida del ala es de más de 25 °. Utilizado en aviones de alto subsónico y aviones supersónicos. Los rangos de parámetros comúnmente utilizados del ala barrida de aviones subsónicos altos son: el ángulo de barrido es de 30 ° 35 °, la relación de aspecto es 6 8, el grosor relativo es de aproximadamente 0,10 y la relación de punta a raíz es de 0,25 0,3. Para aviones supersónicos, el ángulo de barrido supera los 35 °, la relación de aspecto es de 3 a 4, el grosor relativo es de 0,06 a 0,08 y la relación de punta a raíz es inferior a 0,3.

Elángulo de barrido del borde de ataque del ala delta es de aproximadamente 60 °, y el borde de salida básicamente no se desplaza hacia atrás, y la proyección de la vista superior es triangular. La relación de aspecto es aproximadamente 2 y el grosor relativo es 0,03-0,05. Se utiliza principalmente en aviones supersónicos, especialmente aviones sin cola.

Medidas para mejorar las características aerodinámicas del ala Lasalas delgadas en flecha hacia atrás y triangulares comúnmente utilizadas en aviones supersónicos tienen la desventaja de no tener un buen rendimiento a bajas velocidades y altos ángulos de ataque. En el diseño de alas, además de la selección adecuada de parámetros de forma, a menudo se utilizan las siguientes medidas adicionales.

Cuchillo de alauna rebanada vertical con una cierta altura colocada en la superficie superior del ala a lo largo de la dirección del flujo de aire (Figura 3a) La cuchilla de ala se instala principalmente en el ala barrida hacia atrás.

Puede evitar que el flujo de aire de baja energía (capa de unión) en la superficie del ala se concentre hacia la punta del ala, y al mismo tiempo cambiar la distribución de la sustentación del ala a lo largo del ala. dirección del tramo, de modo que pueda evitar el alto ángulo de ataque La desventaja es que la punta del ala comienza a detenerse primero.

La punta del ala del ala en flecha está detrás del centro de gravedad de la aeronave. La punta del ala se detiene en ángulos de ataque altos no solo hará que la aeronave se incline (es poco probable que las alas izquierda y derecha se detengan al mismo tiempo en vuelo), pero también hacen que la aeronave levante la cabeza y haga que la aeronave vaya más lejos.

Se para y pierde el control, así que trate de evitarlo. La altura, la longitud y el número de cuchillas laterales, así como la posición a lo largo del tramo y las direcciones de la cuerda deben determinarse mediante experimentos.

Lasalas retorcidas cuyas secciones de ala y cuerdas no están en el mismo plano se llaman alas retorcidas. En un ala barrida hacia atrás, el perfil de la punta del ala generalmente se tuerce hacia abajo en relación con el perfil de la raíz para reducir el ángulo de ataque del perfil de la punta del ala (giro negativo).

De esta manera, se reduce la elevación de la punta del ala, lo que puede evitar que la punta del ala se detenga primero, lo que se denomina torsión geométrica. En algunas alas, aunque las cuerdas de las secciones están en el mismo plano (sin torsión geométrica), se utilizan perfiles aerodinámicos asimétricos con diferentes curvaturas a lo largo del tramo.

Desde el punto de vista aerodinámico, en realidad tiene el mismo efecto que la torsión geométrica y también juega un papel en el control de la distribución de la sustentación en el tramo del ala. Esta situación se llama torsión neumática. En alas reales, la torsión aerodinámica es común, o ambas.

El espacio del borde de ataque se encuentraprincipalmente en el borde de ataque del medio tramo entre el ala barrida y el ala delta, y la longitud del espacio es aproximadamente el 5% de la longitud de la cuerda (Figura 3b).

En ángulos de ataque altos, el flujo de aire en el espacio produce un fuerte vórtice, que cambia la distribución de la sustentación del ala a lo largo del tramo y también evita la separación del flujo de aire de la punta del ala.

Dentado del borde de ataque "La cuerda del ala exterior se extiende hacia adelante aproximadamente un 10%, haciendo que el borde de ataque del ala sea dentado (Figura 3c). Se utiliza principalmente para alas delgadas triangulares y hacia atrás, y su función es similar a la de un cuchillo de ala.

En muchas alas delgadas con bordes de ataque afilados, el borde de ataque de la parte que sobresale debe redondearse adecuadamente y desviarse en un ángulo como una solapa del borde de ataque (el borde de ataque está inclinado). Puede mejorar la condición del flujo de aire del ala exterior y mejorar la estabilidad longitudinal del ala en ángulos de ataque altos.

El giro cónicodel borde de ataque del ala aumenta gradualmente el rango de inclinación y el ángulo desde la raíz hasta la punta, de modo que la superficie de la cuerda del borde de ataque se convierte en parte del cono (Figura 3d). La torsión cónica se utiliza principalmente en aviones supersónicos de ala delta.

El giro cónico puede retrasar la separación del flujo de aire del ala afilada del borde de ataque e inclinar la succión del borde de ataque hacia adelante, reduciendo así la resistencia inducida en vuelo (ver características aerodinámicas).

Ala cargadala carga principal que actúa sobre el ala en vuelo es la aerodinámica (carga aerodinámica). Se puede dividir en elevación y arrastre. El arrastre del ala es mucho menor que la sustentación, y la rigidez de la cuerda del ala es muy alta, y la deformación y la fuerza interna del ala causada por el arrastre son muy pequeñas. Para el ala, la carga aerodinámica principal es la sustentación.

En vuelo nivelado estable, si se ignora la pequeña elevación de la cola, la gravedad de la aeronave se equilibra completamente con la elevación de las alas. En este momento, la sustentación no es demasiado grande, pero la aeronave tiene que cambiar su actitud con frecuencia durante el vuelo.

Por ejemplo, pasar de un vuelo nivelado a subir, tirar de un descenso, girar horizontalmente y dar volteretas en el aire, etc., tienen las características de un vuelo de maniobra en curva. La fuerza centrífuga (fuerza de inercia) se equilibra con la sustentación adicional proporcionada por las alas. En este momento, la sustentación del ala es mayor que el peso del avión.

La relación entre la sustentación del ala y la gravedad de la aeronave se denomina factor de sobrecarga n . Por lo general, n representa la condición de carga de la aeronave. En vuelo nivelado estable, n = 1 (o vuelo de 1 g ). Cuando la aeronave se levanta de una inmersión o encuentra una ráfaga vertical ascendente en un vuelo nivelado, n > 1 (Figura 4), la sustentación del ala es igual a nG ( G es la gravedad de la aeronave).

Cuando n es negativo, significa que la aeronave está en un estado de sustentación negativo. Para los combatientes que necesitan realizar maniobras violentas, el factor de sobrecarga máximo puede llegar a 6-9; para aviones de transporte, n = 2.5. El ala se dobla hacia arriba bajo la acción de la sustentación, la gravedad y las fuerzas de inercia, y provoca fuerzas internas (tensión de flexión) dentro de la estructura.

La superficie superior del ala se comprime y la superficie inferior se estira, generando así un momento flector de carga externa equilibrado y una fuerza cortante vertical hacia arriba en la sección del ala. Sus cambios a lo largo de la envergadura se muestran en la Figura 5.

Además, la carga externa del ala a menudo es incompatible con el centro de flexión de la estructura, lo que también puede causar deformación por torsión del ala. Dado que el perfil del ala es plano, es muy desfavorable soportar la torsión.

Estructura del ala "Elala consta de una piel superficial y un esqueleto interno. La función básica de la estructura del ala es formar la forma aerodinámica del ala mientras transmite cargas externas al fuselaje. La estructura del ala debe tener suficiente resistencia, rigidez y longevidad bajo carga externa.

La rigidez suficiente se refiere a la capacidad de la piel para mantener la forma del perfil aerodinámico bajo cargas aerodinámicas, así como la capacidad del ala para resistir la torsión y la deformación por flexión (Figura 6).

 

Ala tipo viga "Ala que soporta la mayor parte o toda la carga del momento flector del larguero. Su característica estructural es que los rebordes de los largueros son gruesos y algunos están hechos de acero de aleación de alta resistencia, con pieles más delgadas, menos largueros o ningún larguero. Según el número de largueros, se puede dividir en alas monohaz, doble y multihaz (Figura 7). El ala de viga se usa más en aviones ligeros.

El ala de una sola pieza, lapiel más gruesa y los largueros forman los paneles del ala superior e inferior, y los paneles están sujetos a momentos de flexión por tensión y compresión en la dirección del tramo. Los largueros delanteros y traseros son relativamente débiles.

Los bordes delantero y trasero del ala están equipados con superficies de ala móviles como flaps de borde de ataque, flaps de borde de salida y alerones. Por lo tanto, el ala de una sola pieza son solo los paneles de pared superior e inferior que soportan la fuerza en el centro entre las vigas delantera y trasera, formando una La caja del ala se denomina viga caja (Figura 7).

Los luchadores supersónicos suelen utilizar alas delgadas con una relación de aspecto pequeña. Debido al pequeño grosor del ala y a la gran carga aerodinámica, para garantizar una cierta rigidez torsional, se necesita una piel gruesa para conectar los largueros superior e inferior en un solo cuerpo para formar una multihaz (o multi-web). ala estructura. Este tipo de ala puede eliminar las costillas de las alas comunes. En el ala delta, debido al gran tamaño de la cuerda, a menudo se utilizan estructuras de múltiples vigas similares.