3.4.2: Tipos de dispositivos de alta elevación

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Los dispositivos pasivos de alta elevación, comúnmente conocidos como flaps, se basan en los siguientes tres principios:

Incremento de comba.
Aumento de la superficie húmeda (típicamente aumentando la cuerda).
Control de la capa límite.

Existen muchos tipos diferentes de flaps dependiendo del tamaño, velocidad y complejidad de la aeronave en la que se van a usar, así como de la época en la que se diseñó la aeronave. Las solapas lisas, las solapas ranuradas y las aletas Fowler son las solapas de borde de salida más comunes. Los flaps utilizados en el borde de ataque de las alas de muchos aviones a reacción son los flaps, listones y ranuras Krueger (Observe que las ranuras no son explícitamente flaps, sino más precisamente dispositivos de control de capa límite).

El colgajo liso es el colgajo más simple y se utiliza en la luz. La idea básica es diseñar el perfil aerodinámico para que el borde de salida pueda girar alrededor de un eje. El ángulo de esa deflexión es la deflexión del colgajo\(\delta_f\). El efecto es un incremento en la curvatura del perfil aerodinámico, resultando en un incremento en el coeficiente de sustentación.

Otro tipo de dispositivo de alta elevación de borde de salida es el flap ranurado. La única diferencia con el colgajo liso es que incluye una ranura que permite comunicar los extrados e intrados. Por esta media, la deflexión del colgajo es mayor sin que la capa límite se caiga.

El último dispositivo básico de alta elevación del borde de salida es el flap Fowler. Este tipo de colgajo combina el aumento de la curvatura con el aumento de la cuerda del perfil aerodinámico (y por lo tanto de la superficie húmeda). Este hecho aumenta también la pendiente de la curva de elevación. Combinando los diferentes tipos, existen solapas Fowler dobles y triples ranuradas, combinando también el control de la capa límite. Los colgajos Fairey-Youngman, Gouge y Junkers combinan algunas de las propiedades expuestas.

El último dispositivo de alta elevación del borde de salida es el colgajo dividido (también arbitrado como colgajo intrados). Este flap proporciona, para el mismo incremento del coeficiente de sustentación, más arrastre pero con menor torque.

Los dispositivos altos de borde de ataque más importantes son: la ranura, la solapa de caída del borde de ataque y la solapa Krueger.

La ranura es una ranura en el borde de ataque. Evita la caída de la capa límite comunicando extrados e intrados. La caída del borde de ataque tiene la misma filosofía que el flap liso, pero se aplica en el borde de ataque en lugar del borde de salida. Los flaps Kruger trabajan modificando la curvatura del perfil aerodinámico pero también actuando en el control de la capa límite.

Ver Figura 3.26 y Figura 3.27.

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Figura 3.27: Efectos de los dispositivos de elevación alta en el flujo aerodinámico, mostrando configuraciones para normal, despegue, aterrizaje y frenado. © Andrew Fry/Wikimedia Commons/CC-BY-SA-3.0.