Càrrega alar
La càrrega alar és un paràmetro aerodinàmic d'una aeronau que consistix que el pes està dividit entre l'àrea de l'ala o d'una atra superfície de sustentació. Este paràmetro condiciona directament diversos aspectes del comportament aerodinàmic de l'avió tals com el seu pes màxim d'envolament, velocitat ascensional o ràdio de gir. S'expressa en quilograms partit per metro quadrat si be, com moltes atres mides aerodinàmiques, és freqüent vore-la expressada en mides americanes (lliures entre peus quadrats; lb/ft²).
Este valor oscila al voltant de 700 kg/m² per a avions comercials i de 400 kg/m² per a caces moderns. Alguns dissenys, no obstant, cauen per baix d'estos valors, com per eixemple els velers (planejadors) que tenen càrregues alares de tan sol 50 kg/m², o els paracaigudes per baix d'1 kg/m². Pel contrari les superfícies de sustentació de certs missils els excedixen àmpliament.
Efectes en les característiques de l'avió
La superfície alar inferior d'un avió genera sustentació quan, gràcies a l'espente del motor, l'aire que fluïx per abdós superfícies de l'ala genera una diferència de pressió entre la part superior i inferior de l'ala (el intradós és la superfície inferior i el extradós la superfície superior). Per tant un ala en una càrrega baixa vola en una diferència de pressió relativament baixa que li permet una major capacitat de sustentació per a una velocitat de l'aire donada, lo que li proporciona en comparació a un avió d'igual massa i major càrrega alar:
- Una menor velocitat d'aterrisage i envolament
- Una major capacitat de trepada (ascens)
- Una menor velocitat d'entrada en pèrdua
- Una major capacitat de càrrega de l'avió i un major pes màxim d'envolament
Per una atra part una càrrega alar menor implica un ala de major tamany i més grossa lo que a la seua volta causa un major roçament aerodinàmic, lo que combinat en la major sustentació causa que els avions en menor carrega alar requerixen menys energia per a mantindre's en vol que un aparat en càrrega alar major i igual massa pero a una velocitat de travessia menor.
Un atre efecte de la càrrega alar es produïx en els canvis de direcció horisontal. Quan un avió canvia de direcció sobre el pla horisontal deu alabearse per a compensar la força centrífuga i en inclinar-se les ales respecte a l'àngul horisontal estes perden força ascensional produint-se un descens que deu ser compensat pel pilot aumentant l'àngul d'atac de l'aparat, tot lo que causa una resistència aerodinàmica que frena a l'aparat, tant major quant menor siga el radi de gir. Este fre deu compensar-se en un aument de l'espente del motor. El mínim radi de gir que pot mantindre un avió sense perdre altura ni velocitat es diu ràdio de gir sostingut i depén del tamany de l'ala i la potència del motor. Durant est aumenta la càrrega alar en proporció a la força g causada per la força centrífuga, lo que fa que avions en menor carrega alar puguen tolerar increments majors d'esta abans de caure en pèrdua i per tant posseïxen ràdios de gir sostingut menors.
Per una atra part es denomina ràdio de gir instantàneu al radi mínim que un avió pot alcançar abans de perdre sustentació. Este per la seua banda és menor en avions en major càrrega alar ya que les menors dimensions de l'ala i la major càrrega sobre les superfícies de control li permeten reaccions més àgils, que són les que es busquen en els avions de caça en els que la pèrdua de sustentació no és un greu problema donada la major potència del motor en proporció al pes de l'aparat.
L'estabilitat d'un avió també es veu afectada pel nivell de càrrega alar ya que les turbulències i canvis en la densitat de l'aire són més acusades en avions en ales relativament grans en relació en la seua massa, i per tant en menor carrega alar, en les quals dites turbulències tenen més superfície per a actuar i les diferències de pressió causades pel vórtice són proporcionalment més intenses. Per tant per al vol a alta velocitat i baixa altura (en aire més dens i potencialment turbulento) és preferible un ala més chicoteta i carregada en la que les variacions de pressió es faran notar menys.
La càrrega alar en el disseny aeronàutic
La càrrega alar és un paràmetro difícil de determinar a l'hora de dissenyar un avió per la necessitat d'alcançar un equilibri entre les ventages i inconvenients de cada opció. Açò és especialment complex en el disseny d'avions militars en els que les exigències d'us són importants i varien segons les missions i circumstàncies d'us. Un factor afegit en este tipo d'aeronaus de guerra és que conforme un model es va desenrollant a lo llarc dels anys tendix a anar guanyant pes conforme se li afig nou equip o es potencia el que té. El disseny d'un ala és molt precís i és difícil alterar-ho quan un avió entra en producció per lo que encara que se li dote de motors més potents si s'incrementa el pes d'un avió aumentarà també la càrrega alar.
Una solució parcial a este problema es va trobar en el desenroll del ala de geometria variable despuix de la Segona Guerra Mundial. Estes ales pivotan des de la seua base variant segons les necessitats l'àngul del vora d'atac i (segons certs dissenys) la superfície alar i per tant la càrrega alar entre moltes atres característiques. Este tipo d'ala es reserva a avions militars d'elevades prestacions i tamany mig o gran, tals com el F-111, Panavia Tornat, Tupolev El teu-22M o F-14. Este disseny, no obstant, està actualment en desús per la complexitat i l'elevat pes d'estos mecanismes i al desenroll de nous sistemes de control de vol que eliminen part dels inconvenients d'estabilitat de les ales convencionals en determinades circumstàncies.
Per a reduir la càrrega alar en les maniobres d'envolament i aterrisage, especialment en avions grans, s'ampra un tipo de dispositiu hipersustentador denominat flap Fowler el qual s'estén des de la vora de fuga de l'ala incrementant aixina la seua superfície.
Un últim enfocament per a millorar les característiques aerodinàmiques d'un avió consistix en confiar part de la sustentació a zones del fuselage fusionades en les ales com succeïx en caces com el F-16 o el Mikoyan MiG-29, aumentant la superfície sustentadora i permetent dissenyar, be una menor càrrega o be un ala d'igual càrrega pero més chicoteta i per tant en menor resistència aerodinàmica.
Vore també
- Este artícul conté una traducció derivada de «Carga alar» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.