Maravillas del Mundo Natural

TECNOLOGIA NATURA

ALULAS

Aerodinamica del vuelo en las Aves

Hace 115 millones de años, las aves ya contaban con un sistema estructural sofisticado que les permitió volar a velocidades bajas con gran maniobrabilidad, a este dispositivo lo llamamos hoy Alula y se encontraba presente en el ave Eoalulavis hoyasi

Nature 382 , 442 - 445 (01 August 1996)

En azul, al fondo, radiografía de esqueleto fosilizado de ave prehistórica extinta hace 115.000.000 de años. En primer plan, en colores café rojizos, ave reconstruida, se aprecian claramente en la mitad superior de ambas alas las Álulas, marcadas con la letra "A".

Querer volar como las aves ha sido desde siempre el gran sueño del hombre, estudiaremos las aeronaves fabricadas por el hombre, desde los lejanos tiempos de Leonardo Da Vinci hasta la era actual supersónica, comparándolas con el vuelo natural de las aves, que habitan la tierra desde hace millones de años

Aerodinámica de las aves

El Álula

El álula es un grupo especializado de plumas, situado en el borde delantero del ala que enfrenta el viento, que les permite a las aves volar a muy bajas velocidades sin caer abruptamente

Caiquén al momento de aterrizar, se alcanza a observar el álula (pluma levantada en mitad del ala)

A continuación vamos a tratar de explicar esto con palabras sencillas, tanto para las aves como para los aviones

Las alulas se asocian sólo a la función del vuelo. Debemos mencionar que no todas las aves poseen álulas, como es el caso de las aves corredoras o rátidas. En este grupo de aves encontramos el avestruz, los ñandúes y el emú, entre otras

 

Y los pingüinos, aún cuando son aves, tampoco tienen álulas

 

Que son las Álulas

El álula es el grupo de plumas

del borde anterior de las alas de las aves,

y poseen funciones especiales en el vuelo.

Gaviota Dominicana

Estas plumas álulas se insertan en la punta del ala sobre el primer dedo, llamado pulgar, este dedo es el equivalente a las partes esqueléticas y los músculos del pulgar humano. El número de plumas álula insertadas al dedo pulgar varía según la especie. Algunas especies tiene sólo dos plumas álulas, mientras otras pueden tener no menos de siete plumas.

La función del álula es semejante a los alerones con que equipan a los aviones, en el borde anterior de las alas o borde de ataque. Los más comunes son planos móviles en el perfil alar que modifican la aerodinámica del ala donde se encuentran, como su curvatura o su cuerda. Tambien el alerón aumenta la sustentación.

Al momento de aterrizar o despegar se generan turbulencias sobre la superficie del ala por cambios de presión, como se aprecia en el siguiente esquema

entonces se despliega el álula que frena dichas turbulencias, permitiéndole al ave maniobrar de mejor manera el aterrizaje y despegue

Cigueña con álula levantada al momento del aterrizaje

Aerodinámica de aviones

Un dispositivo hipersustentador es un ingenio aerodinámico diseñado para evitar la entrada en pérdida y caída abrupta del avión durante fases concretas del vuelo, como son el aterrizaje o el despegue. De este modo el avión puede volar a velocidades más bajas en las fases de despegue , ascenso inicial, aproximación y aterrizaje. Este dispositivo se repliega durante el vuelo normal de crucero.

Ángulo de ataque

Perfil alar y Sustentación

Se denomina ángulo de ataque al ángulo que forma un perfil alar con la velocidad del aire incidente.

En aeronáutica se llama perfil alar o perfil aerodinámico, a la forma plana que al desplazarse a través del aire es capaz de crear a su alrededor una distribución de presiones que genere sustentación

El perfil alar es uno de los elementos más importantes de diseño, y decisivo en la capacidad de generar sustentación de un ala. Normalmente, al aumentar el ángulo de ataque aumenta la sustentación, hasta un cierto punto en el que ésta disminuye bruscamente, fenómeno que se conoce con el nombre de entrada en pérdida

Máxima tecnología en aviación - Avión invisible al radar - Nótese la gran variedad de dispositivos móviles en las alas.

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Aerodinámica de aves

La posición como el tamaño del álula depende de las características del ala (carga alar y alargamiento).

Alulas = D

Para aclarar si el álula es deflectada (estirada o desplegada) voluntariamente por las aves o si la deflexión se produce por las fuerzas de presión del aire, se llevaron a cabo experimentos de aerodinámica del álula a bajas velocidades. Los resultados indican que los cambios de posición de las álulas se deben más a la fuerza del viento que a movimientos voluntarios provocados por el ave.

Ensayos en túneles de viento con palomas, comprobaron que valores bajos del ángulo de ataque mantienen el álula adosada al ala, y que cuando este ángulo de ataque aumenta el álula comenzaba a despegarse del ala, aumentando la separación conforme aumentaba el ángulo de ataque, lo que parece indicar que el movimiento del alula es independiente del control del ave. También se comprobó el efecto beneficioso del álula sobre la sustentación del ala, comparando la situación de entrada en pérdida de secciones próximas del ala con y sin álula.

Las aves aprovechan las corrientes térmicas ascendentes de aire caliente para ahorrar energía en el planeo

Avión experimental con placas solares para dar energía a los motores

 

El álula funciona como dispositivo hipersustentador en forma similar a las ranuras o a los alerones situados en el borde de ataque (parte delantera) del ala de los aviones.

Su existencia es bien conocida por los ornitólogos (personas dedicadas al estudio de las aves), y su importancia en el vuelo a bajas velocidades es bien reconocida (hay aves que desprovistas de esta pluma pierden su capacidad de despegar y aterrizar). Algunos autores afirman que el álula está controlada por tres músculos, que serían los responsables de su movimiento respecto al ala, lo que parece indicar un control voluntario de su posición, mientras que otros señalan que este acto sería totalmente involuntario. No obstante estas divergencias, el hombre sigue intentando imitar en sus diseños de nuevas aeronaves la perfección que la naturaleza ha creado.

Comparemos a continuación algunos nuevos modelos de aviones con tecnología aeronáutica actual, absolutamente futurista, versus antiguos modelos de pájaros en vuelo..., con diseños prehistóricos, que funcionan a la perfección

Aviones Mórficos - NASA

Entre los planes futuristas de la NASA está el desarrollo de aviones mórficos que carezcan de flaps y alerones, y que al igual que las aves, cambien la configuración de las alas en función del regimen de vuelo

¡¡ pero esto ya fue inventado en la época de los dinosaurios ¡¡ (hace 110 millones de años)

 

Perfil aerodinámico matemático

Diseño de avión de aerodinámica "perfecta" hecho por una computadora

 

Diseño aerodinámico de perfección genética natural

Los aviones del futuro batirán sus alas como las aves

Gracias al efecto combinado de los nuevos materiales y del uso de la informática, el avión del futuro imitará cada vez más el vuelo de las aves. Utilizará alas aéreo elásticas que se tensarán como los músculos y se juntarán en vuelo, al mismo tiempo que su ancho y longitud podrán variar hasta un 50%, toda una revolución en la ingeniería aeroespacial.

Nuevos materiales aero-elásticos

© 2006 Flow Solutions Ltd

Compensa problemas de sustentación debido a turbulencia

 

Pelícano, sus alas estan adaptadas para vuelo alto y largo

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Albatroz Ceja Negra

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Hipersustentación

Plumas cobertoras de un pelícano como dispositivos hipersustentadores

 

 

   
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