Listón de borde de ataque

Un slat es una superficie aerodinámica en el borde de ataque del ala de un avión de ala fija . Cuando está retraído, el slat queda al ras del resto del ala. Un slat se despliega deslizándose hacia adelante, abriendo una ranura entre el ala y el slat. El aire de debajo del slat fluye a través de la ranura y reemplaza la capa límite que se ha desplazado a alta velocidad alrededor del borde de ataque del slat, perdiendo una cantidad significativa de su energía cinética debido a la fricción superficial. Cuando se despliegan, los slats permiten que las alas operen en un ángulo de ataque más alto antes de entrar en pérdida. Con los slats desplegados, un avión puede volar a velocidades más lentas, lo que le permite despegar y aterrizar en distancias más cortas. Se utilizan durante el despegue y el aterrizaje y al realizar maniobras a baja velocidad que pueden llevar al avión cerca de una pérdida . Los slats se retraen en vuelo normal para minimizar la resistencia .

Los slats son dispositivos hipersustentadores que se utilizan normalmente en aeronaves destinadas a operar en un amplio rango de velocidades. Los sistemas de flaps de borde de salida que recorren el borde de salida del ala son comunes en todas las aeronaves.

Los tipos incluyen:

Automático

Los slats accionados por resorte se encuentran alineadas con el borde de ataque del ala, mantenidas en su lugar por la fuerza del aire que actúa sobre ellas. A medida que el avión disminuye su velocidad, la fuerza aerodinámica se reduce y los resortes extienden los slats. A veces se los denomina slats Handley-Page .

Fijado

El slat se extiende de forma permanente. Esto se utiliza a veces en aeronaves especializadas de baja velocidad (a las que se denominan ranuras ) o cuando la simplicidad tiene prioridad sobre la velocidad.

Motorizado

El piloto puede controlar la extensión del slat. Este sistema se utiliza habitualmente en los aviones de pasajeros.

La cuerda del slat es típicamente sólo un pequeño porcentaje de la cuerda del ala. Los slats pueden extenderse sobre el tercio exterior del ala, o pueden cubrir todo el borde de ataque . Muchos de los primeros aerodinámicos, incluido Ludwig Prandtl , creían que los slats funcionan induciendo una corriente de alta energía al flujo del perfil aerodinámico principal , reenergizando así su capa límite y retrasando la pérdida. ^[1] En realidad, el slat no le da al aire en la ranura una alta velocidad (en realidad reduce su velocidad) y tampoco puede llamarse aire de alta energía ya que todo el aire fuera de las capas límite reales tiene el mismo calor total . Los efectos reales del slat son: ^{[2] [3]}

El efecto de lamas

Las velocidades en el borde de ataque del elemento aguas abajo ( perfil aerodinámico principal ) se reducen debido a la circulación del elemento aguas arriba (slat), reduciendo así los picos de presión del elemento aguas abajo.

El efecto de circulación

La circulación del elemento aguas abajo aumenta la circulación del elemento aguas arriba mejorando así su rendimiento aerodinámico.

El efecto dumping

La velocidad de descarga en el borde de salida del slat aumenta debido a la circulación del perfil aerodinámico principal, aliviando así los problemas de separación o aumentando la sustentación.

Recuperación de presión fuera de la superficie

La desaceleración de la estela de las lamas se produce de manera eficiente, fuera de contacto con una pared.

Nuevo efecto de capa límite

Cada nuevo elemento comienza con una nueva capa límite en su borde delantero . Las capas límite delgadas pueden soportar gradientes adversos más fuertes que las gruesas. ^[3]

La lámina tiene una contraparte que se encuentra en las alas de algunas aves, el álula , una pluma o grupo de plumas que el ave puede extender bajo el control de su "pulgar".

Los slats fueron desarrollados por primera vez por Gustav Lachmann en 1918. El accidente relacionado con la pérdida de sustentación en agosto de 1917 de un avión Rumpler C impulsó a Lachmann a desarrollar la idea, y un pequeño modelo de madera fue construido en 1917 en Colonia . En Alemania, en 1918, Lachmann presentó una patente para slats de borde de ataque. ^[4] Sin embargo, la oficina de patentes alemana al principio la rechazó, ya que la oficina no creía en la posibilidad de posponer la pérdida de sustentación dividiendo el ala.

Independientemente de Lachmann, Handley Page Ltd en Gran Bretaña también desarrolló el ala ranurada como una forma de posponer la pérdida al retrasar la separación del flujo de la superficie superior del ala en ángulos de ataque altos, y solicitó una patente en 1919; para evitar una impugnación de patente, llegaron a un acuerdo de propiedad con Lachmann. Ese año, un Airco DH.9 fue equipado con slats y voló de prueba. ^[5] Más tarde, un Airco DH.9A fue modificado como un monoplano con un ala grande equipada con slats de borde de ataque de envergadura completa y alerones de borde de salida (es decir, lo que más tarde se llamaría flaps de borde de salida) que podrían desplegarse junto con los slats de borde de ataque para probar un rendimiento mejorado a baja velocidad. Esto más tarde se conoció como Handley Page HP20 ^[6] Varios años después, habiendo aceptado posteriormente un empleo en la empresa de aviones Handley-Page, Lachmann fue responsable de varios diseños de aviones, incluido el Handley Page Hampden .

La concesión de licencias para el diseño se convirtió en una de las principales fuentes de ingresos de la empresa en la década de 1920. Los diseños originales tenían la forma de una ranura fija cerca del borde de ataque del ala, un diseño que se utilizó en varios aviones STOL .

Durante la Segunda Guerra Mundial, los aviones alemanes solían equipar una versión más avanzada del slat que reducía la resistencia al ser empujado hacia atrás al ras del borde de ataque del ala por la presión del aire , saltando cuando el ángulo de ataque aumentaba a un ángulo crítico. Los slats notables de esa época pertenecían al Fieseler Fi 156 Storch alemán . Estos eran similares en diseño a los slats retráctiles, pero eran fijos y no retráctiles. Esta característica de diseño permitía al avión despegar con un viento suave en menos de 45 m (150 pies) y aterrizar en 18 m (60 pies). Los aviones diseñados por la compañía Messerschmitt empleaban slats de borde de ataque automáticos y accionados por resorte como regla general, excepto el caza cohete Messerschmitt Me 163B Komet diseñado por Alexander Lippisch , que en su lugar usaba ranuras fijas construidas integralmente con, y justo detrás de, los bordes de ataque externos del panel del ala.

Después de la Segunda Guerra Mundial, los slats también se utilizaron en aviones más grandes y generalmente funcionaban mediante sistemas hidráulicos o eléctricos .

Existen varios esfuerzos de investigación y desarrollo de tecnología para integrar las funciones de los sistemas de control de vuelo, como alerones , elevadores , elevones , flaps y flaperones en las alas para realizar el propósito aerodinámico con las ventajas de menor: masa, costo, resistencia, inercia (para una respuesta de control más rápida y fuerte), complejidad (mecánicamente más simple, menos partes o superficies móviles, menos mantenimiento) y sección transversal de radar para sigilo . Estos pueden usarse en muchos vehículos aéreos no tripulados (UAV) y aviones de combate de sexta generación .

Un método prometedor que podría rivalizar con los slats son las alas flexibles. En las alas flexibles, gran parte o la totalidad de la superficie del ala puede cambiar de forma en vuelo para desviar el flujo de aire. El ala aeroelástica activa X-53 es un proyecto de la NASA . El ala adaptable y flexible es un proyecto militar y comercial. ^{[7] [8] [9]}

• Aleta de caída de borde de ataque
• Flap (aeronáutica)
• Superficies de control de vuelo
• Solapa de Krueger
• Ranura de vanguardia

Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Flaps de borde de ataque .