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FLAPS, Uso, tipos y funciones

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anik
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FLAPS, Uso, tipos y funciones

#1 Mensaje por anik » 21 Abr 2013 13:58

Como vi que aparecio una inquietud respecto a la colocacion o no de flaps en un modelo, se me ocurrio armar este post tratando de explicar para que sirve un flap y por que hace lo que hace en un ala.
La intencion de esto es armar un debate respecto a si justifica o no su aplicacion practica en nuestros modelos.
Muchas gracias por leerlo y Cualquier duda se intentara aclarar.
Si hay interes en alguien, puedo prepara tambien algo parecido pero con los flaps de borde de ataque o slats.

Dispositivos Hipersustentadores

Flaps:

Este tipo de dispositivos sugiere la capacidad de incrementar la sustentación. Esto no
es del todo correcto, ya que en la mayor parte de las circunstancias del vuelo deberá ser
Sustentación igual a peso, L = W, y siendo este ultimo casi constante, no existirá la necesidad de aumentar L.

El verdadero propósito, es tratar de bajar la velocidad de perdida Vs, de manera de hacer más flexible la utilización del avión en pistas de longitud reducida.

Si recordamos la ecuación de Sustentación

L = Cl max . ½ p . Vs2 . S

Siendo: L: sustentación
Cl max: coeficiente de sustentación.
P: densidad
Vs: velocidad mínima en ambiente de 1G
S: Superficie alar

De aquí se puede despejar Vs, que resulta ser
img005.jpg


Y si pensamos que esta condición es L = W, reemplazando tendremos.
img007.jpg
Y finalmente

img008.jpg



Como la carga alar y la densidad no son factores manejables, es obvio que cualquier intento
Por disminuir Vs, deberá estar enfocado en aumentar los valores de S y/o CL max.
Este primero es muy difícil de lograr, ya que aumentar la superficie alar a medida que disminuye la velocidad, es muy poco práctico de realizar (aunque en alguna medida se hace)

Aclarado lo anterior, queda solo enfocar energía en buscar producir L por parte del ala.
Este concepto es el que dio el nombre a las aletas hipersustentadoras, cuya función es un aumento del Cl max con vistas a disminuir las Vs.

Recordemos que el CL es la expresión de la capacidad de generar L por parte del ala y que su valor depende de 2 factores; la forma del perfil, especialmente su curvatura, y el ángulo de ataque con que este operando.

Hay dos maneras de lograr bajar la velocidad aplicando lo anterior. Uno, aumentando la curvatura del extradós, colocando aletas FLAPS. Este método aumenta el CL.
El otro método permite aumentar también el CL , pero a través de permitir aumentar el ángulo de ataque, demorando el desprendimiento del flujo. SLATS.

Flaps de BS (borde de salida o fuga)

Son aletas que, en posición retraída, forman parte constituyente del perfil alar y esta ubicado en el BS de la parte central del ala, entre los alerones y el fuselaje. Tienen capacidad de deflexión hacia abajo y su cuerda geométrica es entre un 15 y 30% de C (cuerda geométrica). Dependiendo del grado de extensión, producen un aumento de la curvatura del extradós alar, proporcional al ángulo selectado de deflexión. Esta modificación ocasiona un aumento del ángulo de desvío del DOWNWASH, o ángulo de salida del flujo, al par que una aceleración adicional del flujo que pasa por el extradós, que en la última parte de su recorrido hacia atrás viene disminuyendo su velocidad para volver a ser VR (viento relativo) al abandonar el BS.
El resultado de ambos efectos, se produce un incremento en la producción de L, y dado que el valor de esta fuerza debe permanecer constante, permite una reducción en la velocidad del VR necesario para su generación. De este modo, la Vs queda disminuida, lo que permite volar más lento.
Con deflexiones pequeñas de hasta 25 grados, se obtienen grandes aumentos de los CL, sin un excesivo aumento de los CD (resistencia), lo que mejora el L/D del ala. (L/D) relación sustentación resistencia. Con deflexiones mayores, si bien continúa aumentando el valor del CL, comienza a aumentar considerablemente el valor del CD, lo que deteriora el L/D. Esta es la selección recomendada para aproximaciones y aterrizajes, dado que permite menos velocidad y al aumentar la resistencia, no permite que el avión se acelere al bajar la nariz y además al tocar tierra pierde velocidad más rápido.
Los aumentos de CL max pueden llegar en algunos casos hasta un 50% mas.
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Re: FLAPS, Uso, tipos y funciones

#2 Mensaje por anik » 21 Abr 2013 14:06

img010.jpg
De esto se deduce y pasando en limpio que el uso de flaps modifica el ángulo de ataque, y que el piloto deberá tener en cuenta que para mantener la misma altitud, tiene que modificar dicho ángulo. Durante la extensión, disminuirlo, y durante la retracción, aumentarlo.
Si no hacemos esto, subiremos o bajaremos irremediablemente, hasta que perdamos o ganemos velocidad nuevamente.


En el grafico de abajo, podemos ver que es el downwash y también el upwash, que la mejor manera de describirlo a mi entender es la perturbación que se genera en el fluido, en este caso el aire, previo al paso del ala. A mayor curvatura del perfil, mayor perturbación.
img009.jpg




TIPOS DE FLAPS


Existen varios tipos de flaps
img011.jpg



Flap común: es el que venimos desarrollando hasta ahora. Es sencillo de construir, y como venimos viendo, tiene buenas prestaciones.

Flap partido: afecta solo la curvatura del intrados, produce incrementos del CL similares al flap común, pero mucha mayor resistencia (DP) por la gran estela turbulenta que genera.

Flap ranurado: Tiene una ranura que permite el pasaje de aire de alta presión de su intrados hacia su extradós, energizando a la capa limite de este y demorando su desprendimiento, lo que mejora el trabajo de hipersustentación

Flap Fowler: se caracteriza por tener 2 o 3 secciones que durante su extensión se desplazan hacia atrás a lo largo de la cuerda, aumentando la S alar y contribuyendo también en este punto a la hipersustentación (lo vimos al principio). También los espacios entre cada sección actúan como ranuras.
Algo a tener en cuenta con este tipo de flaps es que al correrse solo hacia atrás, se genera una nueva fuerza que produce un corrimiento del Cp, punto de aplicación de la resultante de la L total.
Y esto conlleva a un importante momento de cabeceo que obliga al piloto a compensar dicho momento aplicando presión al elevador o usando el trim.
Este tipo de flaps es el utilizado por la mayoría de los jets comerciales.
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Re: FLAPS, Uso, tipos y funciones

#3 Mensaje por anik » 21 Abr 2013 14:14

Un comentario para tener en cuenta: Los flaps se colocan normalmente cerca de la raíz del ala, ya que es el punto de mayor generación de sustentación, y por lo tanto donde mejor se aprovechan sus bondades.
flaps fowler jet.jpg

Bibliografia: aerodinamica practica para pilotos comerciales-aerodynamics for naval aviators.
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Re: FLAPS, Uso, tipos y funciones

#4 Mensaje por FokkerDR-1 » 21 Abr 2013 19:09

Buen post anik, te felicito por el laburazo que te mandaste.
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Re: FLAPS, Uso, tipos y funciones

#5 Mensaje por Adrian » 21 Abr 2013 19:32

Muy buen material!!! muy clara y precisa la explicación. Y desde el punto de vista de pasajero de jet comercial me quedo más tranquilo.... que cuando aterriza no es que se va desarmando el ala como parece. :o
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Re: FLAPS, Uso, tipos y funciones

#6 Mensaje por anik » 21 Abr 2013 19:38

FokkerDR-1 escribió:Buen post anik, te felicito por el laburazo que te mandaste.
Gracias Marcelo. Un gustazo.
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Re: FLAPS, Uso, tipos y funciones

#7 Mensaje por anik » 21 Abr 2013 19:40

Adrian escribió:Muy buen material!!! muy clara y precisa la explicación. Y desde el punto de vista de pasajero de jet comercial me quedo más tranquilo.... que cuando aterriza no es que se va desarmando el ala como parece. :o
Viste? Parece que se desarma es verdad.
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Re: FLAPS, Uso, tipos y funciones

#8 Mensaje por Bazko_chillar » 21 Abr 2013 19:59

anik escribió:
Adrian escribió:Muy buen material!!! muy clara y precisa la explicación. Y desde el punto de vista de pasajero de jet comercial me quedo más tranquilo.... que cuando aterriza no es que se va desarmando el ala como parece. :o
Viste? Parece que se desarma es verdad.
.
Mi primer vuelo en avión a turbina estaba sentado en la ventanilla por detrás del borde de fuga, cuando estamos por aterrizar escucho ruidos :shock: y veo que se empieza a mover una parte y se desplaza hacia atrás... :? :? :? QUE ZOGACAAAAAAAAAAAAA ! ! ! :o :o :o :o
.
:lol: :lol: :lol: :lol: :lol:
.
Excelente el aporte Andrés, muy instructivo, ;) ;) ;) lástima que lo posteaste luego de que intentáramos con Tiroloco hacerle Slats al Piper Stol Stradivarius... :lol: :lol: :lol:
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Re: FLAPS, Uso, tipos y funciones

#9 Mensaje por Adrian » 21 Abr 2013 20:09

Ya que estamos en el tema de flaps.... la pregunta seguro la responde Andres con facilidad.
Cuando volamos en un vuelo comercial luego del despegue y todavía en ascenso "guardan los flap" (no se cual es la expresión , pero configuran el ala para el resto del vuelo) . En ese momento se siente como que pierde sustentación!!!! es así??? o se cae un poco o solo disminuye la tasa de ascenso?. O?? solo son cosas que me pasan en mi cabeza?
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Re: FLAPS, Uso, tipos y funciones

#10 Mensaje por anik » 21 Abr 2013 20:45

Luego del despegue, ya con el tren arriba y habiendo alcanzado una altitud que se calcula por una tabla, comienza la etapa de aceleracion. Esta altitud es de mas o menos 250 a 350 mts. Se cambia el rate de ascenso para que se acelere el avion y alcance la velocidad de retraccion de flaps. Se suben de a un punto por vez, y cuando lo van haciendo, se nota un cambio en el angulo de ataque. Con flaps 0 y slats retraidos, se continua acelerando hasta la velocidad de ascenso y alli se mantiene hasta que se alcanza la altitud deseada
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Re: FLAPS, Uso, tipos y funciones

#11 Mensaje por Adrian » 21 Abr 2013 22:16

anik escribió:Luego del despegue, ya con el tren arriba y habiendo alcanzado una altitud que se calcula por una tabla, comienza la etapa de aceleracion. Esta altitud es de mas o menos 250 a 350 mts. Se cambia el rate de ascenso para que se acelere el avion y alcance la velocidad de retraccion de flaps. Se suben de a un punto por vez, y cuando lo van haciendo, se nota un cambio en el angulo de ataque. Con flaps 0 y slats retraidos, se continua acelerando hasta la velocidad de ascenso y alli se mantiene hasta que se alcanza la altitud deseada
Impecable!!! Ahora somos un poco menos burros... solo un poco!!!
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Re: FLAPS, Uso, tipos y funciones

#12 Mensaje por MUY CUERDO??? » 22 Abr 2013 08:14

Excelente Andres ahora quiero comentar algo que he visto en muchos muchos vídeos de aterrizajes con flaps y mayormente con aviones de 1/4 esc del tipo Warbird terminan en accidente otro común denominador de estos vídeos son los vientos fuertes creo que además de entender el funcionamiento debemos comprender de que forma va a comportarse nuestro avión las diferentes condiciones de viento ;) Digo a modo de graficar esto en palabras un avión por tener extender sus Full flaps no se convierte en helicóptero ok y peor aun en condiciones de viento y o turbulencia el hecho de aproximar con Flaps muchas veces empeora la capacidad de maniobra dando ventajas considerables al viento. Se entendió ??? :? :? :? :?
Última edición por MUY CUERDO??? el 22 Abr 2013 08:50, editado 2 veces en total.
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Re: FLAPS, Uso, tipos y funciones

#13 Mensaje por gustavoCACE » 22 Abr 2013 08:20

muy ilustrativo el post !!!

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Re: FLAPS, Uso, tipos y funciones

#14 Mensaje por anik » 22 Abr 2013 09:17

MUY CUERDO??? escribió:Excelente Andres ahora quiero comentar algo que he visto en muchos muchos vídeos de aterrizajes con flaps y mayormente con aviones de 1/4 esc del tipo Warbird terminan en accidente otro común denominador de estos vídeos son los vientos fuertes creo que además de entender el funcionamiento debemos comprender de que forma va a comportarse nuestro avión las diferentes condiciones de viento ;) Digo a modo de graficar esto en palabras un avión por tener extender sus Full flaps no se convierte en helicóptero ok y peor aun en condiciones de viento y o turbulencia el hecho de aproximar con Flaps muchas veces empeora la capacidad de maniobra dando ventajas considerables al viento. Se entendió ??? :? :? :? :?
Se entendio perfecto.
Es por ello que todos los aviones tienen una limitante de cantidad de viento cruzado. El fabricante te asegura que vos vas a poder tener control hasta una cantidad de viento. En muchos aviones de pequeño porte, como ser aviones escuela por ejemplo, se llama velocidad maxima demostrada de viento cruzado. Es la velocidad max que el fabricante demostro a las autoridades cuando se habilito el avion, que es seguro aterrizar con su piloto de pruebas a max deflexion de flaps.
Nada le impide a uno legalmente intentarlo con mayores velocidades de vientos.
En cambio aviones de mas porte tienen una limitacion de viento cruzado que no se puede violar. Esta cambia dependiendo de la condicion de pista. Seca, mojada, nieve, etc.
Igual es recomendable, siempre que el largo de pista lo permita, venir con un poquito mas de velocidad para ener mas mandos.
Un caso tipico se da en el club donde vuelo. Pista de asfalto, viento casi siempre cruzado. Los dias que no hay viento, en mi caso, la "mayoria" de las veces le emboco a la pista y puedo para el avion antes que se termine.
Con viento cruzado, que se supone que no afecta la distancia de frenado, para tener conrol, vengo un poco mas rapido inconcientemente, y paso de largo como bondi lleno.
El mejor uso que le podemos dar a los flaps es para aproximar a mayor angulo que si no lo tuvieramos. Eso acorta la distancia en la que hacemos el viraje en el tramo final de la aproximacion.
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Re: FLAPS, Uso, tipos y funciones

#15 Mensaje por dario v » 22 Abr 2013 09:41

Post excelente!!

Pregunta a Anik

Cuando sale un vuelo comercial se siente que algo se cierra y como que hace fuerza para terminarse de cerrar, ¿es el flap, la rueda o las tapas del tren?

No se si se entendió la pregunta, perdón


Saludos

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Re: FLAPS, Uso, tipos y funciones

#16 Mensaje por MercadoNegro » 22 Abr 2013 10:08

Dario,

Si al despegar hay mucho viento cruzado lo mas probable es que el ruido sea el esfinter al cerrarse. :P
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Re: FLAPS, Uso, tipos y funciones

#17 Mensaje por anik » 22 Abr 2013 10:10

Puede ser todo eso, pero los ruidos que se sienten varian de avion en avion.
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Re: FLAPS, Uso, tipos y funciones

#18 Mensaje por MUY CUERDO??? » 22 Abr 2013 10:21

dario v escribió:Post excelente!!

Pregunta a Anik

Cuando sale un vuelo comercial se siente que algo se cierra y como que hace fuerza para terminarse de cerrar, ¿es el flap, la rueda o las tapas del tren?

No se si se entendió la pregunta, perdón


Saludos
perdón que me meta ya que la pregunta va para Anik. Como para que puedas distinguir a tu juicio lo que primero se cierra es el tren ya que como diría un instructor amigo limpito limpito vuela mas bonito jejeje y después como ya comento Anik alcanzando alturas desde los 1000pies Aproximadamente dependiendo de la aeronave se va quitando flaps de forma progresiva, en un avión pequeño esto debe realizarse suave para que el pasajero prácticamente no distinga la operación ya que los movimientos en la mayoría de los aviones pequeños son directos esto salvando algunas marcas como Beechcraft que la operación de flaps es eléctrica.Como diría este instructor amigo como si se tratase de una limusina no como auto de rally.ok
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Re: FLAPS, Uso, tipos y funciones

#19 Mensaje por GabrielR » 22 Abr 2013 10:31

Muy buen post Andres!

Algo similar esta tratado en "Aerodinamica y actuaciones del Avión de Carmona" libro inmasticable si los hay...
Ya me pasaste el dato de que otro libro conseguirme para leer! :)

Abrazo!
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Re: FLAPS, Uso, tipos y funciones

#20 Mensaje por anik » 22 Abr 2013 10:36

Al de aerodinamica practica lo escribio un profe mio del curso de comercial. El tipo es jubilado de aerolineas y exelente explicando. Se llama Prelooker. Si no lo conseguis avisame que lo busco por aca.
El otro es para mi lo mejor que hay en el tema. Ese puede ser mas jodido para tenerlo, pero avisame si lo queres te lo traigo de afuera.
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Re: FLAPS, Uso, tipos y funciones

#21 Mensaje por Marcos » 22 Abr 2013 21:53

Interesantisimo tma si los hay. Ahora como hacemos para reproducir un flap Fowler en un avion a escala? Solo por pura casualidad el Sr. Charles H Fowler ( que no tenia nada que ver con el Fowler original que invento estos flaps). Diseño un mecanismo para flaps Fowler en aeromodelismo.

Aqui unos esquemas de dichos mecanismos.
image.jpg
image.jpg
Incluso fue mas alla y tambien desarrollo un mecanismo para modificar la geometria del borde de ataque del ala.
image.jpg
En los planos y la teoria se ven hermosos.... Ahora bien distinto debe ser fabricarlos realmente.
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Re: FLAPS, Uso, tipos y funciones

#22 Mensaje por anik » 22 Abr 2013 22:38

Lindo quilombo. Como desafio esta interesante. Pero tendria que ser algo grande para minimizar el peso extra.
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Re: FLAPS, Uso, tipos y funciones

#23 Mensaje por Marcos » 22 Abr 2013 22:50

anik escribió:Lindo quilombo. Como desafio esta interesante. Pero tendria que ser algo grande para minimizar el peso extra.
En la nota de la cual saque estos diseños recomiendan como minimo un avion para motor .60 hacia arriba. Imagino que de 1/4 de escala hacia arriba puede ser interesante el desafio.
Tengo un Learjet de Great planes pero asi como viene de fabrica el kit ya es un ladrillo con alas. Si le metes todos estos mecanismos y servos dudo que despegue.

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Re: FLAPS, Uso, tipos y funciones

#24 Mensaje por MercadoNegro » 22 Abr 2013 23:00

Che, no hay que reinventar la rueda! El sistema de flaps Fowler lo venden en 2 o 3 escalas creo, en algun lado tengo el link. El unico probelma es que cuando yo lo mire creo que costaba medio como mucho! je!

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Re: FLAPS, Uso, tipos y funciones

#25 Mensaje por MercadoNegro » 22 Abr 2013 23:06

Aca encontre los de Robart, que en realidad vende unas bisagras para hacerlos, pero habia otra empresa que vendia el kit con la mecanica completa y no la puedo encontrar ahora

http://www.robart.com/products/fowler-f ... e-15-scale
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Re: FLAPS, Uso, tipos y funciones

#26 Mensaje por Adrian » 22 Abr 2013 23:28

Marcos escribió:
anik escribió:Lindo quilombo. Como desafio esta interesante. Pero tendria que ser algo grande para minimizar el peso extra.
En la nota de la cual saque estos diseños recomiendan como minimo un avion para motor .60 hacia arriba. Imagino que de 1/4 de escala hacia arriba puede ser interesante el desafio.
Tengo un Learjet de Great planes pero asi como viene de fabrica el kit ya es un ladrillo con alas. Si le metes todos estos mecanismos y servos dudo que despegue.
Creo que ahí está el secreto, en meterle mejoradores de sustentabilidad al ladrillo con alas. El desafío es lograr menor velocidad de perdida... pero..?? Quien gana??? el peso agregado? o la mejora de sustentación??
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Re: FLAPS, Uso, tipos y funciones

#27 Mensaje por rolomza1977 » 22 Abr 2013 23:40

Como todos comentan es un excelente aporte y muy didáctico, y como veo que las preguntas van mas q nada orientadas a los vuelos reales te comento mi experiencia como pasajero: Siempre había observado el trabajo de los flaps Fowler en los Airbus A-320 en el despegue y aterrizaje. Pero en una oportunidad, aterrizando en Mendoza con viento Zonda, que para quien no lo conozca es de dirección Oeste-Este, con ráfagas de mas de 80km/h, temperaturas cercanas a los 30ªC y muy baja humedad relativa (detalle: la pista es Norte-Sur)... noté que apenas cruzamos la cordillera y se enfiló hacia Mendoza al Norte tuvo que desplegar los flaps para estabilizar ya que las pérdidas de sustentación hacían caer el bicho de forma mostrosa! (si, de mostrooo)

Baco debe tener mas aterrizajes como ese en el Francisco Gabrielli así que puede dar fe o corregirme (con el zogaca no sabia si iba o venia!)

Anik no se si habrá bajado en esas condiciones ya que no se que rutas haga habitualmente.

Un abrazo!
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Re: FLAPS, Uso, tipos y funciones

#28 Mensaje por anik » 23 Abr 2013 00:04

El zonda es una cosa de locos. Te sacude para todos lados, aun soplando a baja velocidad. Siendo autoctono, sabras que a veces esta en altura y no llega a tierra. O sea que en el decenso te recontra c..ga a golpes y despues pasa. Una forma de saber que hay zonda en altura es cuando el sol esta extremadamente brillante y en vuelo se detecta por un incremento anormal de la temperatura exterior.
Con respecto a los flaps para estabilizar el avion, te cuento que todos los aviones tienen una velocidad de turbulencia optima, y que la mayor resistencia estructural, Gs, se logra con avion limpio. Ademas de que los flaps generalmente estan limitados en su uso por debajo de los 16000 pies. Por todo eso creo que no es la mejor decision.
Otra cosa, los flaps limitan mucho la ventana de velocidad maxima, y si hay mucha turbulencia en altura, es facil exeder la velocidad maxima para detrminada posicion de flap.
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Re: FLAPS, Uso, tipos y funciones

#29 Mensaje por anik » 23 Abr 2013 00:04

El zonda es una cosa de locos. Te sacude para todos lados, aun soplando a baja velocidad. Siendo autoctono, sabras que a veces esta en altura y no llega a tierra. O sea que en el decenso te recontra c..ga a golpes y despues pasa. Una forma de saber que hay zonda en altura es cuando el sol esta extremadamente brillante y en vuelo se detecta por un incremento anormal de la temperatura exterior.
Con respecto a los flaps para estabilizar el avion, te cuento que todos los aviones tienen una velocidad de turbulencia optima, y que la mayor resistencia estructural, Gs, se logra con avion limpio. Ademas de que los flaps generalmente estan limitados en su uso por debajo de los 16000 pies. Por todo eso creo que no es la mejor decision.
Otra cosa, los flaps limitan mucho la ventana de velocidad maxima, y si hay mucha turbulencia en altura, es facil exeder la velocidad maxima para detrminada posicion de flap.
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Re: FLAPS, Uso, tipos y funciones

#30 Mensaje por Marcos » 23 Abr 2013 00:12

Adrian escribió:
Marcos escribió:
anik escribió:Lindo quilombo. Como desafio esta interesante. Pero tendria que ser algo grande para minimizar el peso extra.
En la nota de la cual saque estos diseños recomiendan como minimo un avion para motor .60 hacia arriba. Imagino que de 1/4 de escala hacia arriba puede ser interesante el desafio.
Tengo un Learjet de Great planes pero asi como viene de fabrica el kit ya es un ladrillo con alas. Si le metes todos estos mecanismos y servos dudo que despegue.
Creo que ahí está el secreto, en meterle mejoradores de sustentabilidad al ladrillo con alas. El desafío es lograr menor velocidad de perdida... pero..?? Quien gana??? el peso agregado? o la mejora de sustentación??
La verdad es que no se cual sera el punto de equilibrio o si se justifica el peso extra. Probablemente tengas razon y el beneficio justifique el peso extra.

Seguro que esta mas que justificado que un tren retractil.

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