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Winglets

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Traducción del artículo original de Christian Baron

Durante los últimos años, veleros como el ASW-24, DG-800 y otros han usado winglets. Estos winglets no son tan grandes como los empleados hace 15 años. Es necesario un diseño especial de winglet para mejorar el rendimiento a baja velocidad, sin aumento de la resistencia a altas velocidades. El año pasado hablé con Martin Heide de Schleicher (ASW, ASH, ...) sobre este asunto. Me contó cómo habían creado el diseño de los winglets del ASW-24. El equipo alemán de F5B usó winglets diseñados por mí en Australia en Noviembre de 1994.


¿Cuales son las ventajas de los winglets pequeños?

  • Reducción de la resistencia inducida
  • Reducción de las burbujas laminares/turbulentas del extradós del marginal del ala
  • Mucho mejor comportamiento de la entrada en pérdida a bajas velocidades
  • Mayor velocidad de rotación (tonel) en los virajes
  • Se puede volar a menores velocidades
  • El comportamiento a alta velocidad no se ve afectado negativamente, con un correcto diseño de winglets
Los primeros diseños de winglets muy altos pretendían incrementar la envergadura del ala y de este modo reducir la resistencia. Los actuales diseños, principlamente influyen en la capa límite del marginal del ala. El bajo número de Reynolds al que trabaja los marginales del ala, ocasiona principalmente la separación de la corriente de aire. Imagina la corriente de aire en el marginal como una circulación alrededor del perfil. Cuando el winglet también tiene perfil, con circulación alrededor de él, se puede entender que estas dos circulaciones deben influenciarse entre ellas cuando el winglet está a unos 90º con el ala. Se entiende que si esta teoría es cierta, un diedro de más de 90º también influye en la capa límite de un modo positivo. Este debe ser el caso de los diseños originales como el Nimbus 4 o el Duo Discus de Schempp Hirth. Éso significa que lo mejor son los polidiedros o multidiedros. Pero ésto quiere decir también que un ala con baja resistencia a la flexión (pero que debe tener buena resistencia a la torsión), fuciona mejor que un ala rígida. Este ala que podría tener una forma de diedro elíptico, sería teóricamente lo mejor.

winglet1

De vuelta al winglet. ¿Cómo se debe diseñar un winglet para que funcione del modo correcto? Martin Heide no me pudo dar una fórmula que funcione en todos los casos. Dijo que debíamos probarlo. Al principio lo hicimos con sólo un lado del ala. No obstante se han de poner algunas normas.

El winglet se debe fijar para que en vuelo tenga un ángulo igual o mayor de 90º

winglet2

La flecha del winglet debería ser de 30º

winglet3

La relación entre la cuerda del marginal y la cuerda media del winglet debería ser 0.6. Es decir, un marginal de 150mm debería tener un winglet con una cuerda media de 90mm

El winglet se debe montar en el ala, paralelo a la dirección de vuelo o a la línea media del avión, o con un ángulo que el winglet produzca sustentación.  La sustentación no debería ser alta. Normalmente un ángulo de 0º es suficiente.

Debido a la sustentación, el winlet debería tener torsión. Con las polares de sustentación/Resistencia del perfil usado para el winglet, la torsión sería aquella que da sustentación 0 en el winglet (ángulo de sustentación nula). Por ejemplo -2º para un perfil semisimétrico.

winglet4

El alargamiento o relación de aspecto del winglet debería ser 0.6. Por ejemplo, si la cuerda media del winglet es de 90mm, la altura del winglet debería ser 54mm.

El perfil elegido para el winglet debería ser para bajos números de Reynolds. Hemos tomado el mismo perfil del marginal del ala.

Referencias:

  1. Waibel, G., Aerokurier 6/1993, pp. 99-101
  2. Pletschnacher. P,. Flug Revue + Flugwelt 7/1978, pp. 56-57
  3. Albat, A., Idaflieg Berichtsheft 1992, pp. 97-11
P.D. No confundir este tipo de winglet, que está orientado a mejorar el rendimiento, con los winglets de las alas volantes, cuya principal misión es la estabilidad direccional, aunque también mejoren el rendimiento. Por esta razón se prefieren a la deriva central.
Última actualización el Jueves, 20 de Junio de 2013 16:57  

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