Este diseño de aire es una de las más críticas pero a menudo subestimado de los componentes de un ala. Estas superficies móviles y acolchadas montadas en el borde de la pista transforman fundamentalmente el comportamiento aerodinámico de un avión durante las dos fases más exigentes del vuelo: despegue y aterrizaje. Al aumentar la capacidad de la ala, superficie y en algunos casos el ángulo efectivo de ataque, las bofetadas permiten que un avión genere considerablemente más velocidad

¿Qué son las flautas?

Los tubos son dispositivos de alta elevación ubicados en el borde de la ala de un avión, normalmente entre el fuselaje y los aileros. Se arrastren para que el piloto o un sistema de control de vuelo automático puedan extenderlos hacia abajo y, en algunos diseños, hacia atrás. Cuando se implementa, los aletas cambian la geometría del ala de dos maneras principales: aumentan la superficie del ala máxima (curtido)

La estructura física de las bofetadas está diseñada para soportar cargas aerodinámicas significativas. Las bofetadas modernas se construyen normalmente aleaciones de aluminio ligero o compuestos, con marcos internos de costilla y separación. Están conectadas al ala a través de múltiples bisagras o pistas, y accionadas por sistemas eléctricos, hidráulicos o mecánicos. En grandes chorros comerciales, las boletas se desuelan con frecuencia mediante una combinación de retroalimentación de accionamiento estructural.

Las flautas son distintas de otros dispositivos de alta elevación, como las bofetadas de vanguardia o las bofetadas Krueger, que aumentan el ascensor retrasando la separación de flujo en el borde principal. Sin embargo, muchos aviones modernos combinan tanto las bofetadas de bordes de tracción y los dispositivos de vanguardia para lograr los coeficientes de elevador necesarios para un vuelo de baja velocidad seguro.

Cómo funcionan las flapas durante el despegue

El despegue es una fase en la que el avión debe pasar de un estado estático y terrestre a volar, todo dentro de la longitud de una pista. El objetivo principal del desvío es reducir la velocidad de despegue necesaria y así acortar la distancia del rodillo terrestre. Al extender las bofetadas a un entorno moderado (normalmente entre 5° y 15°, dependiendo del tipo de avión), el ala genera suficiente elevación a una menor velocidad de vuelo.

Sin embargo, las bofetadas también crean un arrastre adicional. Los pilotos deben equilibrar el beneficio de elevación contra la pena de arrastre. Para el despegue, se elige un ajuste de aplauso parcial que maximice la relación de elevación a deriva durante la escalada inicial. Si se desplega demasiado, el aumento de arrastre puede superar el aumento de la elevación, lo que resulta en una mayor desintegración o insuficiente rendimiento de escalada, especialmente crítica cuando los obstáculos deben ser despejados.

Una vez que se acelera y se acelera a una velocidad de subida segura, los solapados se retraen progresivamente. El piloto sigue un procedimiento estándar: después del despegue y alcanzando una altura de al menos 400 pies sobre el nivel de tierra (AGL), los solapados se retraen de la despegue a la posición de “up” en etapas. Esto evita una reducción repentina en el ascensor y asegura que los aviones permanezcan por encima de la velocidad de la carga de carga de carga de vuelo.

Cómo ayuda las flapas durante el aterrizaje

El aterrizaje es, sin duda, la fase más exigente de vuelo, que requiere un control preciso de velocidad, ángulo de descenso y punto de touchdown. Las flautas juegan un papel indispensable para permitir que el avión se acerque a una velocidad segura y baja, manteniendo la capacidad de empinar el camino de descenso sin acelerar. Durante el aterrizaje, las bofetadas se extienden a ángulos más grandes, a menudo de 30° a 40° o incluso más en algunos aviones como el Boeing 747, que utiliza un aumento dramático de 50°.

El aumento del elevador disminuye la velocidad de las cabinas, dando al piloto un margen cómodo por encima de él durante el enfoque. Este margen es crítico para la seguridad, especialmente si el avión encuentra el derrame del viento, turbulencia o necesita un aterrizaje y abortar. El aumento de la arrastre, mientras tanto, permite que el avión descender a un deslizamiento más pronunciado (normalmente 3° en los enfoques de instrumentos) sin aumentar la velocidad.

El despliegue de la aleta durante el aterrizaje es una secuencia cuidadosamente coreografiada. Típicamente, el piloto activa la palanca de la aleta seleccionada bien antes del enfoque, a menudo en el marcador exterior o después de entrar en la pierna de viento. La extensión debe realizarse a velocidades inferiores a los límites de la velocidad de la aleta (V]FE]) para evitar daños estructurales.

Tipos de Flaps

No todos los solapados se crean iguales. Durante décadas de desarrollo de la aviación, los ingenieros han ideado varios diseños de solapa, cada uno con características aerodinámicas, complejidad y aplicaciones diferentes. Entender estos tipos ayuda a explicar por qué un avión utiliza un sistema de solapado particular sobre otro.

Flaps de color azul

El tipo más simple, las solapas se desplazan directamente desde el borde de la pista y giran hacia abajo. Cuando se despliegan, aumentan el camber, elevando el coeficiente máximo de elevación. Las solapas son simples, ligeras y comunes en aviones de aviación general ligeros como el Cessna 172. Sin embargo, su aumento de elevación del ascensor es limitado en comparación con los diseños más complejos, y producen un aumento relativamente grande en la ar, incluso en ángulos de carga manual.

Flaps Ranurados

Los aletas ranurados incorporan una brecha entre la aleta y el ala. Cuando el aire extendido y de alta energía de la superficie inferior de la ala fluye a través de esta ranura y sobre la superficie superior de la solapa. Esto re-energiza la capa de límite, retrasando la separación de flujo y permitiendo que el abono se desplegue a ángulos más grandes antes de aplazarse.

Fowler Flaps

Los aletas de acoplamiento son un avance importante en la tecnología de elevador. Se extienden tanto hacia abajo como hacia atrás en pistas o enlaces, aumentando no sólo la madera sino también el área total del ala. El aumento de la longitud del acorde aumenta significativamente el elevador sin un aumento proporcional de arrastre, haciendo que Fowler supere el rendimiento de los aviones de transporte.

Flandes de división

Las solapas de doble es un panel en la parte inferior del ala que se acuesta hacia abajo mientras la superficie superior permanece inalterada. Esto crea un aumento de la arrastre muy alto con un aumento moderado del elevador. Las solapas de dobles eran comunes en aviones más antiguos como el Douglas DC-3 y los jets tempranos porque eran simples de fabricación y proporcionaron una buena arrastre para los empinados de aterrizaje.

Krueger Flaps y otros dispositivos de dirección

Aunque no se desploma el borde de la pista, las bofetadas Krueger son útiles como dispositivos complementarios de alta elevación. Despliegan desde el borde principal del ala, aumentando el nivel de carga y retrasando el puesto en la superficie superior. A menudo se utilizan en conjunto con solapas de trazado para lograr coeficientes de elevación muy altos. Por ejemplo, el Boeing 737 utiliza las bofetadas Krueger en el borde de despliegue de vanguardia (ángulo de vuelo de carga)

Importancia de Flaps en Seguridad de Vuelo

El uso correcto de las solapas no es sólo una cuestión de rendimiento, es una piedra angular de la seguridad de vuelo. La configuración inadecuada de la solapa ha sido un factor que contribuye en numerosos accidentes e incidentes. Las consecuencias van desde la distancia excesiva de despegue (dejando a las sobrecostas de la pista) a la pérdida de control a baja altitud durante el acercamiento y aterrizaje.

Asymmetry y Malfunctions

El sistema de acoplamiento asintométrico puede inducir un movimiento de acoplamiento que es difícil de contrarrestar, especialmente a velocidades bajas donde se reduce la eficacia del ailero. El sistema de acoplamiento moderno limita automáticamente la operación de acoplamiento si se detecta una asimetría más avanzada, mientras que los aviones más antiguos utilizan interconexiones mecánicas o tubos.

Limitaciones de velocidad

Cada ajuste de solapa tiene un límite de velocidad máxima (V]FE]) porque exceder esa velocidad puede causar cargas aerodinámicas que dañan la estructura de solapa o sus apegos. Los eventos de sobrevelocidad son incidentes graves que pueden requerir una inspección y reparación extensas. Los pilotos son entrenados para observar estos límites y evitar la retracción rápida a altas velocidades, lo cual podría causar los solapados para retraer.

Advertencias de configuración de despegue

La mayoría de los aviones comerciales tienen advertencias de configuración que alertan al equipo de vuelo si los solapados no se ajustan correctamente para el despegue. Por ejemplo, si un piloto olvida accidentalmente poner solapados a la posición de despegue, un cuerno de advertencia o sonidos de alerta cuando se avanzan los aceleradores.Este sistema sencillo ha impedido muchos accidentes.

Desplazamiento del funcionamiento y enfoques no estabilizados

Como parte de un enfoque estabilizado, el avión debe estar en la configuración de aterrizaje —con solapas y aterrizar engranaje— por una altitud definida (normalmente 1.000 pies AGL en IMC, 500 pies en VMC). Un enfoque no estabilizado debido a ajustes incorrectos de solapa es una causa principal de desbordamiento y aterrizajes duros. Los pilotos están entrenados para ir alrededor y volver a aparecer si la configuración piloto no es correcta.

Sistemas avanzados de Flap y tendencias futuras

La tecnología de la flap sigue evolucionando. Los aviones modernos utilizan a menudo la programación automática de la solapa que ajusta el despliegue basado en la velocidad del aire, el peso y la fase de vuelo utilizando los insumos del equipo de gestión de vuelo. Por ejemplo, el Airbus A380 utiliza un sistema de solapado totalmente automático que establece la despegue y desembarque de solapa basados en el peso de la aeronave, la posición de palanca y la fase de vuelo sin necesidad de entrada manual más allá de la selección inicial.

Otra innovación es el uso de control de la madera activa, donde las bofetadas pueden ser ajustadas continuamente en vuelo para mantener una relación óptima de elevación a deriva en todo el sobre de vuelo, no sólo durante el despegue y aterrizaje. Este concepto está siendo investigado por la NASA y otras agencias para futuros aviones que utilizan alas flexibles o morfizantes.

En el campo de la despegue y aterrizaje cortos (STOL), los sistemas especiales de solapa como solapados (donde el aire sangrado del motor se dirige sobre las solapas para energizar el flujo) pueden lograr coeficientes de elevación extremadamente altos, permitiendo operaciones desde pistas muy cortas. Aviones militares como el C-17 Globemaster III utilizan solapados desplegables externamente para lograr enfoques empinados en austeros.

Mirando hacia adelante, la investigación sobre las estructuras de alas de morfización puede sustituir eventualmente las superficies de aletas discretas tradicionales con bordes de tracción ininterrumpidamente deformables y sin problemas, que eliminan las lagunas que producen arrastre y permiten una configuración precisa del ala para cualquier condición de vuelo. Mientras que todavía en fases experimentales, estas tecnologías prometen mejorar aún más la eficiencia y seguridad de los futuros aviones.

Conclusión

Los dispositivos de seguridad son una solución elegante y directa al desafío fundamental del vuelo de baja velocidad: generar suficiente elevación mientras se manejan la ala de arrastre y control. Desde los simples solapas de un Cessna 152 hasta los complejos aletas de Fowler de un Boeing 787, estos dispositivos permiten que los aviones funcionen de forma segura y eficiente desde pistas de todas las longitudes, bajo una amplia gama de condiciones ambientales.

Para más lectura, consulte el A Airplane Flying Handbook], ]Boeing Aero Magazine on Flaps, y NASA Active Aeroelastic Wing research. Estos recursos proporcionan más inmersiones en los sistemas de teoría aerodinámica y aplicaciones prácticas de la bofetada.