{"id":48475,"date":"2023-01-09T14:00:38","date_gmt":"2023-01-09T13:00:38","guid":{"rendered":"https:\/\/www.gacetaeronautica.com\/gaceta\/wp-101\/?p=48475"},"modified":"2023-01-09T22:06:01","modified_gmt":"2023-01-09T21:06:01","slug":"winglets-xii-raked-wingtips-la-competencia-continua","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.gacetaeronautica.com\/gaceta\/wp-101\/winglets-xii-raked-wingtips-la-competencia-continua\/","title":{"rendered":"Winglets (XII): \u201cRaked Wingtips\u201d, la competencia contin\u00faa…"},"content":{"rendered":"

LLuego de el gran \u00e9xito que los Winglets<\/em> y los Sharklets<\/em> trajeron a la aviaci\u00f3n comercial, las f\u00e1bricas de aeronaves tomaron nota de esto, y ya no lo incluyeron como un complemento adicional, o accesorio opcional, sino como un componente esencial e inseparable de toda aeronave, como lo son las alas, o los motores. Los Winglets \/ Sharklets vinieron para quedarse<\/em>.<\/p>\n

Es as\u00ed que las dos grandes f\u00e1bricas de aeronaves, a ambos lados del Atl\u00e1ntico, decidieron incorporar estos dispositivos en los subsiguientes modelos de serie.<\/p>\n

En las aeronaves como A320, o B737, o similares de menor porte, los Winglets \/ Sharklets demostraron su m\u00e1xima eficiencia; el problema comenz\u00f3 a surgir cuando las fabricas experimentaron con aeronaves de mayor envergadura, y mayor alcance, como por ejemplo Boeing 747, en donde la ecuaci\u00f3n no arrojaba resultados tan positivos, es m\u00e1s, apareci\u00f3 una disminuci\u00f3n en el rendimiento en ahorro de combustible, sobre todo en vuelos de ultramar.<\/p>\n

Esto llev\u00f3 a los dise\u00f1adores a volver al tablero de dise\u00f1o e investigaci\u00f3n, y luego de ensayos de prueba y error, simulaci\u00f3n por computadora, y horas de pruebas de modelos en t\u00fanel de viento, se descubri\u00f3 que, usando una punta de ala con terminaci\u00f3n casi triangular, como si estuviera quebrada, o \u201crasgada\u201d, mejoraba notablemente la eficiencia y la disminuci\u00f3n del consumo de combustible en vuelos de largo alcance, y a bajos \u00e1ngulos de ataque, como ocurre en la fase de crucero. A esta nueva clase de dispositivos de punta de ala se los llam\u00f3 \u201cRaked wingtips<\/em><\/strong>\u201d o \u201cdispositivos de punta de ala rasgados\u201d, por el \u00e1ngulo hacia atr\u00e1s que presentan las puntas de las alas en su vista en planta, similares a la forma que pliega las puntas de sus alas una gaviota en vuelo.<\/p>\n

\"winglets\"
Gaviota en vuelo. N\u00f3tese como pliega las puntas de sus alas para mejorar la eficiencia del vuelo.<\/figcaption><\/figure>\n
\n

Esta clase de aves, como gaviotas, golondrinas, albatros, que vuelan en espacios abiertos, con vientos constantes, y deben estar sobre el mar por periodos prolongados, recorriendo grandes distancias, necesitan alas de gran eficiencia, para poder mantener el vuelo con poco gasto de energ\u00eda muscular, y este tipo de configuraci\u00f3n de punta alar fue la soluci\u00f3n ideal.<\/p>\n

Ventajas y desventajas de cada tipo<\/strong><\/h3>\n

Como vimos en cap\u00edtulos anteriores, los Winglets \/ Sharklets reducen la resistencia inducida, con el agregado de un poco de sustentaci\u00f3n, debido a la forma en la cual los v\u00f3rtices de punta de ala enfrentan el borde de ataque de estos, pero eso solo sucede cuando el ala est\u00e1 en \u00e1ngulos de ataque m\u00e1s elevados, como en las pendientes de ascenso. Los aviones con Winglets \/ Sharklets demostraron ser m\u00e1s eficientes en vuelos de cabotaje, o rutas de corto alcance. La m\u00e1xima eficiencia y el ahorro de combustible ocurr\u00edan en las fases de ascenso y aproximaci\u00f3n y disminu\u00edan un poco en la fase de crucero de todo el vuelo. Esto puede parecer extra\u00f1o, pero los ingenieros probaron que es as\u00ed.<\/p>\n

Las \u201cRaked Wingtips<\/em>\u201d por otro lado, contribuyen muy poco a la generaci\u00f3n de sustentaci\u00f3n, su contribuci\u00f3n principal es reducir la resistencia inducida de una manera especial, alejando los v\u00f3rtices de punta de ala hacia el exterior y hacia atr\u00e1s de las alas, y redistribuyendo la sustentaci\u00f3n a trav\u00e9s de toda el ala (carga alar), haci\u00e9ndola m\u00e1s uniforme, disminuyendo la fatiga y vibraciones en las alas. El resultado es una distribuci\u00f3n m\u00e1s pareja de la sustentaci\u00f3n, haciendo que el dise\u00f1o de la estructura del caj\u00f3n alar necesite menos refuerzos, alivian\u00e1ndola, y aumentando la eficiencia del vuelo y el ahorro de combustible en segmentos de crucero de largo alcance. A diferencia de los Winglets y los Sharklets, no dependen del \u00e1ngulo de ataque del ala y reducen el consumo de combustible cuando la potencia del motor ya est\u00e1 configurada para crucero.<\/p>\n

\u00bfC\u00f3mo funcionan los \u201cRaked wingtips\u201d?<\/strong><\/h3>\n

Si observamos en una vista en planta uno de estos dispositivos, en su forma m\u00e1s b\u00e1sica podemos decir que es un tri\u00e1ngulo rect\u00e1ngulo. Si recordamos los primeros art\u00edculos de esta serie, all\u00ed explic\u00e1bamos que, al atravesar la corriente de aire un ala, se divide en dos, una por encima (extrad\u00f3s), y otra por debajo (intrad\u00f3s), generando diferencias de presi\u00f3n sobre ambas superficies de las alas. Esta diferencia de presi\u00f3n es la que genera la sustentaci\u00f3n. En las puntas, al no existir una barrera (las alas) que impida juntarse las masas de aire que est\u00e1n a distintas presiones, la corriente de aire del intrad\u00f3s, a mayor presi\u00f3n, tiende a empujar hacia arriba a la corriente de aire del extrad\u00f3s, (a menor presi\u00f3n), resbalando alrededor de cada punta alar, creando el famoso bucle<\/em>, o v\u00f3rtice, que ya hablamos repetidas veces en varias partes de esta serie.<\/p>\n

En el caso de los Raked Wingtips<\/em>, la forma en flecha, o triangulo, similar a una media ala delta, provoca que esta uni\u00f3n entre ambas corrientes de aire se haga de manera muy controlada, ya que el ahusamiento (reducci\u00f3n de la cuerda alar) del borde de ataque, permite por un lado que una peque\u00f1a masa de aire pueda escaparse del \u00a0intrad\u00f3s, y subir hasta el extrad\u00f3s, pero no en su totalidad: solo una porci\u00f3n muy reducida de la corriente puede hacerlo, debido a que si bien el ala va reduciendo su cuerda, hasta llegar a un punto, el resto de la masa de aire de cada estela de corriente es contenida por la superficie alar que est\u00e1 a los laterales de esa l\u00ednea de corriente de aire. a figura siguiente se ilustra lo aqu\u00ed escrito:<\/p>\n

\"\"
Movimiento de las l\u00edneas de corriente de aire alrededor de un ala dotada de \u201cRaked Wingtips\u201d.<\/figcaption><\/figure>\n
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En la imagen anterior, las l\u00edneas de corriente del extrad\u00f3s est\u00e1n representadas por cintas de color azul, mientras que las del intrad\u00f3s son de color rojo. Como dijimos antes, mientras que en el ala las l\u00edneas de corriente siguen el camino del perfil aerodin\u00e1mico, en l\u00edneas paralelas, en la secci\u00f3n triangular. En cambio, hay peque\u00f1as \u201cfugas\u201d de aire del intrad\u00f3s al extrad\u00f3s, debido a que cuerda del perfil inmediato hacia la punta es de menor longitud que la de su vecina m\u00e1s cercana a la uni\u00f3n con el ala, creando un efecto similar al de la punta del ala, pero la forma de la planta alar impide la formaci\u00f3n de los v\u00f3rtices como los que se forman en la punta de las alas, y el movimiento de las estelas desplazan las corrientes de aire hacia la punta, reduciendo la energ\u00eda de los mismos, con la consecuencia de que en la punta una muy d\u00e9bil corriente en forma de bucle se forma, que no influye en la disminuci\u00f3n de la sustentaci\u00f3n de la aeronave.<\/p>\n

Ventajas de los \u201cRaked wingtips\u201d<\/strong><\/h3>\n

Podemos mencionar tres puntos sobresalientes en el uso de esta configuraci\u00f3n:<\/p>\n

    \n
  • El alto \u00e1ngulo de la flecha en la punta del ala, si bien reduce en parte la contribuci\u00f3n a la sustentaci\u00f3n, tambi\u00e9n reduce la fuerza de flexi\u00f3n a lo largo de todo el larguero principal del ala, sobre todo en altos \u00e1ngulos de ataque. Esto hace que el ala se curve menos y se vea menos sometida a menos carga estructural en maniobras bruscas.<\/li>\n
  • La forma de flecha tambi\u00e9n desplaza el centro de presi\u00f3n de la punta hacia atr\u00e1s, a\u00f1adiendo un momento de torsi\u00f3n negativo. Este momento reduce el \u00e1ngulo de ataque en la zona exterior del ala, cuando aparecen r\u00e1fagas y en situaciones de altos valores de carga alar, ayudando a reducir el momento m\u00e1ximo de flexi\u00f3n en la ra\u00edz de la misma.<\/li>\n
  • Especialmente en planeadores, permite una combinaci\u00f3n de una distribuci\u00f3n de circulaci\u00f3n cuasi el\u00edptica en una amplia gama de \u00e1ngulos de ataque, con buenas caracter\u00edsticas de prevenci\u00f3n de entrada en perdida. La pendiente de la curva de sustentaci\u00f3n de la punta de las alas permite que la entrada en p\u00e9rdida ocurra a un \u00e1ngulo de ataque m\u00e1s elevado y reduce su contribuci\u00f3n de sustentaci\u00f3n en relaci\u00f3n con su \u00e1rea a medida que el \u00e1ngulo de ataque crece.<\/li>\n<\/ul>\n
    \"winglets\"
    En esta vista se aprecia la diferencia entre el recorrido de las estelas en el ala y en la punta triangular.<\/figcaption><\/figure>\n
    \n

    Antecedentes<\/strong><\/h3>\n

    Merece ser mencionado que, una de las primeras aeronaves en incorporar esta clase de configuraci\u00f3n de planta alar fue el Dornier Do-228, con su particular ala de planta trapezoidal, con punta triangular. En la figura\u00a0siguiente podemos ver la forma que sus alas presentan.<\/p>\n

    \"\"
    Vista en planta del Dornier Do-228, biturbohelice de ala alta y ala trapezoidal.<\/figcaption><\/figure>\n
    \n

    Como vemos en la figura, desde la ra\u00edz alar, su cuerda se va reduciendo, hasta que en las cercan\u00edas de las puntas de las alas la flecha cambia a un \u00e1ngulo pronunciado, d\u00e1ndole la forma de una media delta triangular.<\/p>\n

    Si bien es cierto que esta aeronave fue precursora en este tipo de puntas de ala, los dise\u00f1os posteriores incorporaron materiales m\u00e1s avanzados, simulaci\u00f3n por computadora y ensayos en t\u00faneles de viento que permitieron mejorar y llevar al extremo la eficiencia obtenida con este tipo de configuraci\u00f3n alar. Un ejemplo de este tipo de aeronaves lo representa el Boeing 787 dreamliner<\/em>, cuya forma alar tiene una curvatura que se fusiona en una \u00fanica pieza con la punta de ala, y presenta una curvatura a lo largo de su envergadura que solo fue posible gracias al empleo de materiales compuestos, lo que se traduce en una distribuci\u00f3n de sustentaci\u00f3n pareja a lo largo de cada semiala, con una carga alar uniforme, y muy bajas vibraciones (flutter<\/em>).<\/p>\n

    En la figura de abajo,\u00a0podemos apreciar una imagen de un Boeing 787 dreamliner, donde se ve la forma caracter\u00edstica de las puntas de las alas con pronunciada flecha positiva, t\u00edpica de los Raked Wingtips<\/em>.<\/p>\n

    \"\"
    Imagen del ala de un Boeing 787 Dreamliner en vuelo. N\u00f3tese la curvatura que presentan sus alas, y la pronunciada flecha positiva de las puntas de sus alas, t\u00edpica de los Raked Wingtips. (Foto: Carlos A. Ay).<\/figcaption><\/figure>\n
    \n

    Previamente a la introducci\u00f3n de este nuevo tipo de dise\u00f1o de punta alar, la Boeing experiment\u00f3 modificando sus Boeing 747, dando origen a la serie 747 \u2013 800, como se puede observar en la imagen de la figura a continuaci\u00f3n:<\/p>\n

    \"\"
    Boeing 747 \u2013 800 de la empresa Lufthansa (rendering: Lufthansa).<\/figcaption><\/figure>\n
    \n

    La apuesta de Airbus<\/strong><\/h3>\n

    Del otro lado del atl\u00e1ntico, la empresa Airbus, con su cl\u00e1sico estilo innovador, decidi\u00f3 redefinir el concepto de los Raked Wingtips para sus aeronaves de mayor porte, y cre\u00f3 un hibrido entre los anteriores Sharklets y los Raked Wingtips, dando por resultado una soluci\u00f3n que combina lo mejor de ambos dispositivos. La primera aeronave en utilizar este tipo de configuraci\u00f3n alar fue el Airbus A350.<\/p>\n

    Citamos a continuaci\u00f3n la explicaci\u00f3n que sus dise\u00f1adores dan en la p\u00e1gina de Internet de esta empresa, acerca de este nuevo dise\u00f1o de ala integrada con la punta alar:<\/p>\n

    \u201cOtra caracter\u00edstica del dise\u00f1o de ala es la llamada \u201cCurvatura Variable\u201d (Camber Variable, o \u201cVC\u201d). La VC permite que los flaps se deflecten sim\u00e9tricamente en crucero para optimizar el perfil del ala y un mejor control en las cargas longitudinales en el ala optimizando la relaci\u00f3n de sustentaci\u00f3n versus resistencia aerodin\u00e1mica en crucero. El Sistema de Ajuste Diferencial de flaps (Differential Flaps Settings o DFS, por sus siglas en ingl\u00e9s), exclusivos del A350, optimizan la eficiencia aerodin\u00e1mica de crucero y las cargas laterales a trav\u00e9s del control del centro de gravedad y de sustentaci\u00f3n del ala, donde los flaps internos y externos son movidos diferencialmente.<\/em><\/p>\n

    El resultado general es un ala extremadamente eficiente que produce m\u00e1s sustentaci\u00f3n con menos peso y es capaz de un rendimiento de manejo de la distribuci\u00f3n de las cargas aerodin\u00e1micas sobre las alas avanzado, que ayuda a reducir la quema de combustible y las emisiones de CO2 de la aeronave\u201d<\/em>.<\/p><\/blockquote>\n

    En la figura 7 siguiente se muestra un comparativo entre las alas de un \u00e1guila real y las del Airbus A350. Observe la gran diferencia entre la forma triangular de las puntas de las alas del Dornier Do-228, y las puntas curvadas del A350, que fue posible construirlas gracias a los materiales compuestos como las fibras de carbono.<\/p>\n

    \"\"
    Comparativa entre las innovadoras alas del A350 y las alas de un \u00e1guila. (Foto Airbus).<\/figcaption><\/figure>\n
    \n

     <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    En este art\u00edculo exploraremos otras soluciones al problema de la resistencia inducida, que al ir los Winglets \/ Sharklets populariz\u00e1ndose y expandi\u00e9ndose a aeronaves de mayor porte, requirieron nuevas soluciones en la aviaci\u00f3n comercial.<\/p>\n","protected":false},"author":91,"featured_media":48484,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_jetpack_newsletter_access":"","_jetpack_dont_email_post_to_subs":false,"_jetpack_newsletter_tier_id":0,"_jetpack_memberships_contains_paywalled_content":false,"_jetpack_feature_clip_id":0,"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":"","jetpack_post_was_ever_published":false},"categories":[5],"tags":[644],"class_list":["post-48475","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-general","tag-winglets"],"yoast_head":"\nWinglets (XII): \u201cRaked Wingtips\u201d, la competencia contin\u00faa... - Gaceta 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