Dispositivo hipersustentador

Flap de un Boeing 737.

Vista de un ala de un Airbus A300 con los flaps y slats desplegados.

Situado en el borde de salida del ala. Incrementa el coeficiente de sustentación del ala mediante el aumento de superficie o el aumento del coeficiente de sustentación del perfil, entrando en acción en momentos adecuados, cuando se vuela a velocidades inferiores a aquellas para las cuales se ha diseñado el ala, replegándose posteriormente y quedando inactivo. Los hay también de borde de ataque. Los flaps modernos de borde de salida son estructuras muy complejas formadas por dos o tres series de cada lado, y de tres o cuatro planos sucesivos, que se van escalonando y dejando una ranura entre cada dos de ellos.

Situados en la parte interior trasera de las alas, se deflectan hacia abajo de forma simétrica (ambos a la vez), en uno o más ángulos, con lo cual cambian la curvatura del perfil del ala (más pronunciada en el extradós y menos pronunciada en el intradós), la superficie alar (en algunos tipos de flap) y el ángulo de incidencia, todo lo cual aumenta la sustentación pero también la resistencia.

Se accionan desde la cabina, bien por una palanca, por un sistema eléctrico o cualquier otro sistema, con varios grados de calaje (10°, 15º, etc.) correspondientes a distintas posiciones de la palanca o interruptor eléctrico, y no se bajan o suben en todo su calaje de una vez, sino gradualmente. En general, deflexiones de flaps de hasta unos 15º aumentan la sustentación con poca resistencia adicional, pero deflexiones mayores incrementan la resistencia en mayor proporción que la sustentación.

Hay varios tipos de flaps: sencillo, de intradós, flap zap, flap fowler, flap ranurado, flap Krueger, etc.

• Sencillo. Es el más utilizado en aviación ligera. Es una porción de la parte posterior del ala.
• De intradós. Situado en la parte inferior del ala (intradós), su efecto es menor dado que solo afecta a la curvatura del intradós.
• Zap. Similar al de intradós, al deflectarse se desplaza hacia el extremo del ala, aumentando la superficie del ala además de la curvatura.
• Fowler. Idéntico al flap zap, se desplaza totalmente hasta el extremo del ala, aumentando enormemente la curvatura y la superficie alar.
• Ranurado. Se distingue de los anteriores en que al ser deflectado deja una o más ranuras que comunican el intradós y el extradós, produciendo una gran curvatura a la vez que crea una corriente de aire que elimina la resistencia de otros tipos de flaps.
• Krueger. Como los anteriores, pero situado en el borde de ataque en vez del borde de salida.

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.

Situados en el borde de ataque del ala, son dispositivos móviles que crean una ranura entre el borde de ataque del ala y el resto del plano. 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.

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.

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.

• 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.