Ala en flecha

Esquema de un avión con configuración de ala en flecha.

El ala en flecha es una configuración alar común en los aviones de alta velocidad. La forma más común de ala en flecha es con los extremos de éstas dirigidos atrás, en vez de formar un ángulo recto con el fuselaje, sin embargo, la configuración opuesta (con los extremos de las alas dirigidos adelante) también se utiliza en algunos aviones.

Historia

Un B-52 Stratofortress mostrando sus alas en flecha.
Las alas en flecha de un avión ejecutivo grande.

Este efecto ya era conocido hacia 1930, pero como los aviones por esa época volaban a velocidades reducidas, se lo consideraba un tema de interés puramente académico. La existencia de grandes motores en la parte anterior de los aviones hacia difícil obtener un ratio de fineza adecuado, y a pesar de que era posible fabricar alas delgadas y anchas, estas características resultaban en una reducción en su resistencia. El avión británico Supermarine Spitfire utilizó alas tan delgadas como era posible para disminuir la resistencia a altas velocidades, aunque esto produjo una serie de problemas aerodinámicos tales como inversión de los efectos de los controles. Los diseños alemanes en cambio optaron por alas más gruesas de mayor resistencia y mayor espacio interno que permitían guardar el tren de aterrizaje, combustible y armamento, aunque a costa de una mayor resistencia.

Los ingenieros alemanes ya habían presentado una solución en una reunión de temas de aeronáutica que tuvo lugar en 1935 en Roma Italia. En su presentación hicieron observar que el espesor del ala para los cálculos se debía medir a lo largo de la dirección del flujo de aire en vez de medirlo a lo largo de la línea de la cuerda del ala. De esta forma un ala gruesa podía ser "adelgazada" al rotarla hasta lograr un ángulo relativo a la dirección del flujo de aire orientándola para atrás (en flecha). Dado que por esa época la velocidad máxima de los aviones apenas alcanzaba los 400 km/h, la presentación alemana no tuvo una aplicación inmediata.

Con la introducción de los motores de reacción en la última mitad de la Segunda Guerra Mundial la aplicación del ala en flecha se hizo oportuna. Los aviones alemanes Messerschmitt Me 262 (con motores de turbina, de planta alar parecida a la de muchos aviones comerciales más recientes) y Messerschmitt Me 163 (impulsado por un motor cohete) sufrían los efectos de la compresibilidad, lo que los hacía muy difíciles de controlar a altas velocidades. Además las altas velocidades los situaban el régimen de wave drag, y cualquier cosa que pudiera reducir este efecto incrementaría las prestaciones de estos aparatos, sobre todo el reducidísimo tiempo de vuelo, del orden de minutos del Me-163, del que se dice que fue el primer avión en superar los 1000 km/h, hecho que no divulgaron por mantener el secreto de sus avances durante la guerra.

Por dichas razones se lanzó un plan masivo para introducir diseños de alas en flecha, tanto para los aviones de caza como para los bombarderos. Para ello se construyó el Messerschmitt Me P.1101, como avión prototipo, para investigar las características y particularidades del diseño y establecer cuales eran los ángulos óptimos de la flecha para las alas, fue el primer avión movido por turbina a reacción que probó el concepto del ala con flecha de ángulo variable. Ninguno de los diseños estuvo consolidado como para ser utilizado antes de finalizar la Segunda Guerra Mundial, pero el ejército norteamericano capturó el P.1011 y lo envió a Estados Unidos. En Estados Unidos se construyeron dos copias con motores norteamericanos que se utilizaron para avanzar en la investigación y que fueron conocidos como Bell X-5, este avión resultó inestable, y no se consiguió la estabilidad de los aviones con flecha de ángulo variable hasta que se añadió en la raíz del ala, una sección de pequeña longitud y flecha fija de gran ángulo, en la que se articulaba la sección del ala con ángulo de flecha variable. Theodore von Kármán relata que el ingeniero principal de Boeing envió un cable al departamento de diseño de su empresa para parar el diseño de un bombardero en el que estaban trabajando, al ver en 1945 los datos de túnel de viento de maquetas de avión con alas en flecha en un laboratorio alemán abandonado en Braunschweig, esa información dio lugar al primer bombardero de la USAF con alas en flecha, el B-47.

La introducción en la aeronáutica de los avances alemanes en el campo de las alas en flecha causó una pequeña revolución, y casi todos los diseños en curso se modificaron para incorporar alas en flecha. Una víctima interesante fue el británico Miles M-52, que era un intento de romper la barrera del sonido con un diseño de ala recta. Cuando salió a la luz el diseño de ala en flecha, el proyecto fue cancelado, ya que se pensaba que tendría demasiada resistencia como para romper la barrera del sonido, pero sin embargo, poco después en EEUU hicieron exactamente eso con el Bell X-1. En 1945, Robert T. Jones un ingeniero del NACA desarrolló la teoría del barrido que perfeccionó el concepto de ala en flecha y permitió estudiar su capacidad de reducir los efectos de la onda de choque en los números de Mach críticos. A principio de los años 1950 la mayoría de los aviones de combate utilizaban alas en flecha. Fue entonces cuando salió a la luz otro problema descubierto por los alemanes.

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