Ala tancada (aeronàutica)
Un ala tancada en aeronàutica és un ala que té dos plans principals que s'unixen en els seus extrems, de modo que no hi ha puntes d'ala convencionals. Entre els dissenys d'ales tancades s'inclouen l'ala anular (comunament coneguda com a «ala cilíndrica» o «ala anular»), l'ala unida, l'ala en caixa i els dispositius de punta espiral.[1]
De la mateixa manera que molts dispositius de punta alar, l'ala tancada té com a objectiu reduir els efectes perjudicials associats als vórtices de punta alar que es produïxen en les puntes de les ales convencionals. Encara que l'ala tancada no és l'única que oferix estes ventages, molts dissenys d'ales tancades oferixen ventages estructurals sobre un ala en cantilever monoplano convencional.
Característiques
[editar | editar còdic]
Els vórtices de punta d'ala constituïxen un component important de la turbulència d'estela i estan associats a la resistència induïda, que contribuïx de manera significativa a la resistència total en la majoria dels règims. Un ala tancada evita la necessitat de puntes d'ala i, per lo tant, s'espera que reduïxca els efectes de la resistència de les puntes d'ala.
Ademés de les possibles ventages estructurals sobre les ales en voladizo obertes, les superfícies alares tancades tenen algunes propietats aerodinàmiques úniques:
- Per a un sistema de sustentació llimitat a encaixar dins d'una caixa rectangular de dimensions horisontals (en el sentit de l'envergadura) i verticals fixes, vist en la direcció del fluix lliure, la configuració que proporciona la resistència mínima absoluta induïda per la sustentació per a una sustentació vertical total donada és un sistema tancat, és dir un ala rectangular en superfícies de sustentació que ocupen completament els quatre llímits de l'àrea rectangular permesa.[2] No obstant, el rendiment de la resistència induïda de l'ala tancada ideal es pot aproximar molt en configuracions obertes com l'ala en C que es descriu a continuació. [1]
- Per a qualsevol sistema de sustentació (o part d'un sistema de sustentació) que forme un bucle tancat vist en la direcció del fluix lliure, la distribució òptima de la sustentació (o circulació) que produïx la resistència induïda mínima per a una sustentació vertical total donada no és única, sino que es definix solament dins d'una constant en la part del bucle tancat. Açò es deu a que, independentment de quin siga la distribució de la circulació inicial, es pot afegir una circulació constant a la part del bucle tancat sense canviar la sustentació total del sistema ni la resistència induïda. [1] Esta és la clau per a explicar cóm l'ala en C produïx casi la mateixa reducció de la resistència induïda que el sistema totalment tancat corresponent, com s'explica a continuació.
La conclusió és que, encara que els sistemes tancats poden produir grans reduccions de la resistència induïda en comparació a un ala plana convencional, no hi ha cap ventaja aerodinàmica significativa que es derive exclusivament del seu caràcter tancat en lloc d'obert. [1]
Configuracions
[editar | editar còdic]S'han descrit varis tipos d'ales tancades:
- Ala en caixa
- Ala romboidal
- Ala anular plana
- Ala concèntrica i fuselage
Història
[editar | editar còdic]Anys pioners
[editar | editar còdic]
Un eixemple primerenc d'ala tancada es va trobar en l'avió Blériot III, construït en 1906 per Louis Blériot i Gabriel Voisin. Les superfícies de sustentació estaven formades per dos ales anular montades en tàndem. El posterior Blériot IV va substituir l'ala anular davantera per un biplano i va afegir un canard davanter per a convertir-ho en un avió de tres superfícies. Era capaç de desapegar en menuts bots abans de sofrir danys irreparables.
Basant-se en el treball de G.J.A. Kitchen, Cedric Lee i G. Tilghman Richards varen construir i varen volar varis avions d'ales anular en els que els segments davanter i atrasser estaven al mateix nivell. El primer era un biplano. Li va seguir una série de monoplanos, l'últim dels quals va permanéixer en us fins a 1914.[3]
Segona Guerra Mundial
[editar | editar còdic]En 1944, el dissenyador Ernst Heinkel de l'Alemània va començar a treballar en un VTOL monoplaza polivalent en ales anular cridat «Lerche», pero el proyecte va ser abandonat poc despuix. [4]
Posguerra
[editar | editar còdic]Durant la década de 1950, l'empresa francesa SNECMA va desenrollar el Coléoptère, un avió VTOL monoplaza en ales anular. A pesar del desenroll i les proves de varis prototips, l'avió va resultar perillosament inestable i es va abandonar el disseny.[5] Posteriors propostes de dissenys d'ala tancada varen incloure el Convair Model 49 Advanced Aerial Fire Support System (AAFSS) i el concepte «Ring Wing» de Lockheed de la década de 1980.
El Dr. Julian Wolkovitch va continuar desenrollant l'idea en la década de 1980, afirmant que es tractava d'una disposició estructural eficient en la que la coa horisontal proporcionava soport estructural a l'ala i actuava com a superfície estabilizadora. [6][7][8]
El winglet Spiroid, un disseny actualment en desenroll per Aviation Partners, és una superfície alar tancada montada en l'extrem d'un ala convencional. L'empresa va anunciar que els winglets instalats en un Gulfstream II varen reduir el consum de combustible en la fase de travessia en més d'un 10 %.[9][10]
L'empresa finlandesa FlyNano va volar un prototip d'avió ultrallauger d'ala tancada, el FlyNano Nano, l'11 de juny de 2012.[11][12]
l'avió experimental OW-1, construït en Bielorússia, és, des del seu primer vol en 2007, l'únic avió tripulat en ales tancades anular que ha conseguit mantindre un vol horisontal estable. Les proves de vol varen demostrar que els avions d'ala tancada anular es veuen menys afectats pels vents creuats que els avions en atres configuracions d'ales.[13]
Entre els eixemples moderns diversos s'inclouen:
- Estudi de Stanford[14]
- Ala anular de Lockheed
Les ales tancades seguixen estant confinades principalment a l'àmbit dels estudis i els dissenys conceptuals, ya que encara no s'han superat els reptes d'ingenieria que planteja el desenroll d'un ala tancada resistent i autoportante per al seu us en els grans avions comercials, que serien els que més es beneficiarien de l'aument de l'eficiència.
L'ala tancada també s'utilisa en l'aigua, per a les aletes de les taules de surf, del tipo també conegut com a «aleta túnel».[15]
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 Kroo, Ilan. com/wp-content/uploads/2014/08/vki_nonplanar_kroo-1.pdf Conceptes d'ales no planes per a aumentar l'eficiència de les aeronaus (in (en)).
- ↑ Division I: General Aerodynamic Theory-Perfect Fluids (vol. 2) (en en), Berlín: Julius Springer. doi:10.1007/978-3-642-91485-0. ISBN 978-3-642-89628-6.
- ↑ Lewis, Peter M. H.. British Aircraft 1809–1914 (en en), Londres: Putnam, pp. 340–343. OCLC 1301968.
- ↑ «Heinkel Lerche (Lark)» (en en).
- ↑ «Cancelled: Vertical Flyer».ISSN 0886-2257.
- ↑ Wolkovitch, Julian. Aeronau en ales unides.
- ↑ «Future Technology and Aircraft Types» (en en).
- ↑ Wolkovitch, Julian. “2514/3.45285 The joined wing - An overview”. Journal of Aircraft 23 (3): 161–178. doi:. ISSN 0021-8669.
- ↑ «Tipos de winglets combinats i tecnologia Spiroid» (en en).
- ↑ «Spiroid-tipped wing».Aviation Partners Boeing.
- ↑ Grady, Mary (12 de juny 2012). html FlyNano es passa a l'electricitat i comença els «vols de prova en l'aire» (in (en)), AVweb.
- ↑ FlyNano. «Airborne» (en en).
- ↑ «ru/index/kolceplan_narushevicha/0-187 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ САМОЛЕТ С ОВАЛЬНЫМ КРЫЛОМ OW-1». Belarus Aerospace Museum - Borovaya.
- ↑ «Nonplanar Wings: Closed Systems» (en en).
- ↑ «Turbo Tunnel Fi» (en en).
Referències
[editar | editar còdic]
- Este artícul conté una traducció derivada de «Ala cerrada (aeronáutica)» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.