Estructura de una aeronave

Despues de una larga ausencia, por motivos ajenos a mi voluntad, regreso con esta publicacion que debio ser una de las primeras en este blog. En temas anteriores trate de explicar las fuerzas que actuan durante el vuelo y dedique dos post mas a este tema (parte II, parteIII), pero dentro de este tema ahy terminos que muchos no dominan (aunque buscar en google es lo mas facil del mundo) se que es un tanto complicado conseguir  las definiciones correctas a ciertos terminos aeronauticos. realizare en varias publicaciones las definiciones ya que son bastante amplias.

Fuselaje. Del francés «fuselé» que significa «ahusado», se denomina  fuselaje al cuerpo principal de la estructura del avión, cuya función principal es la de dar cabida a la tripulación, a los pasajeros y a la carga, además de servir de soporte principal al resto de los componentes.
El diseño del fuselaje además de atender a estas funciones, debe proporcionar un rendimiento aceptable al propósito a que se destine el avión. Los fuselajes que ofrecen una  menor resistencia aerodinámica son los de sección circular, elíptica u oval, y  de forma alargada y ahusada.

Alas. Son el elemento  primordial de cualquier aeroplano. En ellas es donde se originan las fuerzas que hacen posible el vuelo. En su diseño se tienen en cuenta numerosos aspectos: peso máximo a soportar, resistencias generadas, comportamiento en la pérdida,
etc, todos aquellos factores que proporcionen el rendimiento óptimo para compaginar la mejor velocidad con el mayor alcance y el menor consumo de  combustible posibles.

Los pioneros de la aviación tratando de emular el vuelo de las aves,  construyeron todo tipo de artefactos dotados de alas articuladas que generaban  corrientes de aire. Solo cuando se construyeron máquinas con alas fijas que  surcaban el aire en vez de generarlo, fue posible el vuelo de máquinas más  pesadas que el aire. Aunque veremos que hay alas de todos los tipos y formas,
todas obedecen a ciertos principios mismos principios

Perfil. Es la forma de la sección del ala,  es decir lo que veríamos si cortáramos esta transversalmente «como en rodajas». Salvo en el caso de alas rectangulares en que todos los perfiles («rodajas») son
iguales, lo habitual es que los perfiles que componen un ala sean diferentes; se van haciendo más pequeños y estrechos hacia los extremos del ala.

Borde de ataque. Es el borde delantero del
ala, o sea la línea que une la parte anterior de todos los perfiles que forman el ala; o dicho de otra forma: la parte del ala que primero toma contacto con el  flujo de aire.

Borde de salida. Es el borde posterior del ala, es decir la línea que une la parte posterior de todos los perfiles del ala; o dicho de otra forma: la parte del ala por donde el flujo de aire perturbado por el ala retorna a la corriente libre.

Extrados. Parte superior del ala comprendida entre los bordes de ataque y salida.

Intrados. Parte inferior del ala comprendida entre los bordes de ataque y salida.

Espesor. Distancia máxima entre el extrados y el intrados.

Cuerda. Es la línea recta imaginaria trazada entre los bordes de ataque y de salida de cada perfil.

Cuerda media. Como los perfiles del ala no suelen ser iguales sino que van disminuyendo hacia los extremos, lo mismo sucede con la cuerda de cada uno. Por tanto al tener cada perfil una cuerda distinta, lo normal es hablar de cuerda media.

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, distancia medida comenzando por el borde de ataque.

Curvatura. Del ala desde el borde de ataque al de salida. Curvatura superior se refiere a la de la superficie superior (extrados); inferior a la de la superficie inferior (intrados), y curvatura media a la equidistante a ambas superficies. Aunque se puede dar en cifra absoluta, lo normal es que se exprese en % de la cuerda.

Superficie alar. Superficie total correspondiente a las alas.

Envergadura. Distancia entre los dos extremos de las alas. Por simple geometría, si multiplicamos la envergadura por la cuerda media debemos obtener la superficie alar.

Alargamiento. Cociente entre la envergadura y la cuerda media. Este dato nos dice la relación existente entre la longitud y la anchura del ala (Envergadura/Cuerda media). Por ejemplo; si este cociente fuera 1 estaríamos ante un ala cuadrada de igual longitud que anchura. Obviamente a medida que este valor se hace más elevado el ala es más larga y estrecha.Este cociente afecta a la resistencia inducida de forma que: a mayor alargamiento menor resistencia inducida.
Las alas cortas y anchas son fáciles de construir y muy resistentes pero generan mucha resistencia; por el contrario las alas alargadas y estrechas generan poca resistencia pero son difíciles de construir y presentan problemas estructurales. Normalmente el alargamiento suele estar comprendido entre 5:1 y 10:1.

 

Como es natural, a medida que han ido pasando los años los diseños de las  alas han ido sufriendo modificaciones, para adaptarse a nuevas necesidades. Las alas de aeroplanos antiguos tenían el extrados ligeramente curvado y el intrados prácticamente plano, con el máximo espesor en el primer tercio de la cuerda; con el tiempo, ambas superficies, intrados y extrados, experimentaron cambios en su curvatura en mayor o menor medida y el punto de máximo espesor se fué desplazando hacia atrás. Actualmente, los aviones suelen adaptadas a un flujo laminar (teoria de capa limite de mecanica de fluidos). Los aviones supersónicos han sufrido cambios muchos más drásticos en los perfiles del ala, algunos incluso perdiendo la típica forma redondeada, y sus perfiles se han hecho simétricos.

En los diseños de las alas hay invertido mucho tiempo de investigación, de pruebas y errores, pero no existe el ala ideal. Las alas de cada aeroplano son producto de un compromiso de los diseñadores con las posibles combinaciones de factores (forma, longitud, colocación, etc.). Además de adaptarse a las características, cualidades y uso para el que se diseña el aeroplano, su diseño las hará más o menos sensibles a las pérdidas, a la amortiguación de ráfagas de viento, a la estabilidad/inestabilidad, etc.