Dispositivo hipersustentador

Los flaps únicamente deben emplearse en las maniobras de despegue, aproximación y aterrizaje, o en cualquier otra circunstancia en la que sea necesario volar a velocidades más bajas que con el avión «limpio».

Los efectos que producen los flaps son:

Aumento de la sustentación.
Aumento de la resistencia.
Algunos aumentan la superficie alar.
Posibilidad de volar a velocidades más bajas sin entrar en pérdida.
Se necesita menor longitud de pista en despegues y aterrizajes.
La senda de aproximación se hace más pronunciada.
Crean una tendencia a picar.
En el momento de su deflexión el avión tiende a ascender y perder velocidad.

En los aviones comerciales se necesita incluir FTFs (Flap Track Fairing); son una especie de raíles sobre los que los flaps se extienden.

Slats

A medida que el ángulo de ataque aumenta, el aire de alta presión situado en la zona inferior del ala trata de llegar a la parte superior del ala, dando energía de esta manera al aire en la parte superior y por tanto aumentando el máximo ángulo de ataque que el avión puede alcanzar. Es un mecanismo de soplado que aporta cantidad de movimiento a la capa límite ayudando a vencer el gradiente adverso de presiones; así se retrasa el desprendimiento de la corriente con respecto al aumento del ángulo de ataque.

Son superficies hipersustentadoras que actúan de modo similar a los flaps. Situadas en la parte anterior del ala, al deflectarse canalizan hacia el extradós una corriente de aire de alta velocidad que aumenta la sustentación permitiendo alcanzar mayores ángulos de ataque sin entrar en pérdida. Se emplean generalmente en grandes aviones para aumentar la sustentación en operaciones a baja velocidad (aterrizajes y despegues), aunque también hay modelos de aeroplanos ligeros que disponen de ellos.

En muchos casos su despliegue y repliegue se realiza de forma automática; mientras la presión ejercida sobre ellos es suficiente los slats permanecen retraídos, pero cuando esta presión disminuye hasta un determinado nivel (cerca de la velocidad de pérdida) los slats se despliegan de forma automática. Debido al súbito incremento o disminución (según se extiendan o replieguen) de la sustentación en velocidades cercanas a la pérdida, se debe extremar la atención cuando se vuela a velocidades bajas en aviones con este tipo de dispositivo.

Dispositivos activos

Estos dispositivos aumentan la sustentación del avión, no mediante modificación de geometría sino mediante la introducción (de manera inteligente) de energía en el fluido. Normalmente tratan de modificar la capa límite para evitar su desprendimiento mediante la introducción de energía.

Flap soplado

El aire sangrado del compresor y a presión pasa, gracias a una serie de conductos, a la ranura de los flaps para inyectarlo y aumentar la energía cinética del aire y generar gradientes favorables que evitan el desprendimiento de la capa límite. Los dispositivos hipersustentadores activos son mucho más eficaces que los pasivos, teniendo como contraprestación que el sangrado de aire de los motores hace que la potencia que estos generan también sean menor. Por tanto, habitualmente solo se usan realmente en aviones especialmente diseñados para despegues y aterrizajes cortos.

Rodillo de borde de ataque

Consiste en un cilindro que gira sobre su eje en sentido horario, lo que permite acelerar de forma artificial el aire que va por arriba y desacelerar el aire que pasa por intradós. Al aumentar la diferencia de velocidades da como consecuencia un importante aumento en la sustentación aportada al ala.

Otros métodos activos

Otro método es crear una zona de baja presión mediante succionadores, en la zona que se desprende la capa límite, logrando así adherirla a la superficie del ala.
Muy divulgados también, sobre todo en algunos tipos de avión, en zonas más susceptibles de desprenderse la capa límite, son los generadores de torbellinos, pequeñas series de placas verticales orientadas en sentidos estudiados aerodinámicamente.
Otro método es inyectar energía al fluido mediante cavidades con membranas vibrantes que al dar energía a la capa límite (y hacerla más turbulenta) la hacen más resistente al desprendimiento.
Otro activo es el uso de los gases de escape del motor como generador directo o indirecto de sustentación, ya sea mediante toberas vectoriales (directo) como con configuraciones de motor en el ala (indirecto); esto último se puede ver muy bien en el Antonov An-72, avión especialmente diseñado para ser usado en pistas cortas y no preparadas.

Uso

Las superficies secundarias (flaps, slats, spoilers) siempre funcionan en pareja y de forma simétrica (en condiciones normales), es decir el accionamiento del mando correspondiente provoca el mismo movimiento (abajo o arriba) de las superficies en las dos alas (excepto en los movimientos de los spoilers complementando a los alerones).

Al afectar a la sustentación, a la forma del perfil, y a la superficie alar, el que funcione una superficie y no su simétrica puede suponer un grave inconveniente. Asimismo, tienen un límite de velocidad, pasada la cual no deben accionarse so pena de provocar daños estructurales.

Ha habido accidentes de aviones comerciales debido al despliegue inadvertido de alguna de estas superficies en vuelo, lo cual ha llevado a mejorar los diseños, incorporando elementos que eviten su accionamiento a velocidades inadecuadas.

En los aviones comerciales, todos estas superficies (primarias y secundarias) se mueven por medios eléctricos e hidráulicos. La razón es obvia; su envergadura hace que las superficies de control sean mayores; están más alejadas de los mandos que las controlan, y además soportan una presión mucho mayor que en un avión ligero. Todo esto reunido hace que se necesite una fuerza extraordinaria para mover dichas superficies, fuerza que realizan los medios mencionados.

El objetivo principal de estos elementos es el de permitir la operación a velocidades menores para el despegue, aterrizaje y vuelo lento de las aeronaves que los utilizan.

Las aves usan un sistema parecido a los slats al aterrizar, una pluma en mitad del borde de ataque del ala llamada álula. Esto permite que vuelen a altos ángulos de ataque y bajas velocidades.

Véase también

FTF
mini-flaps Gurney
Wikcionario tiene definiciones y otra información sobre dispositivo hipersustentador.

Datos: Q40595
Multimedia: Trailing-edge flaps / Q40595