Tras haber explicado anteriormente en qué consiste la aeroelasticidad, indagamos un poco más y os presentamos en detalle qué es la aeroelasticidad estática.
Como ya sabemos, los fenómenos de aeroelasticidad estática se dan cuando las fuerzas aerodinámicas y las fuerzas elásticas interaccionan entre sí sobre una estructura. Como recordatorio, cuando hablamos de fuerzas aerodinámicas, nos centraremos principalmente en la sustentación (o lift). Por otro lado, consideraremos fuerzas elásticas las que ejerce la propia estructura para oponerse a la deformación.
Para explicar la aeroelasticidad estática vamos a centrarnos en una sección de perfil aerodinámico, como el que nos encontramos en las alas de los aviones o en los alerones de los monoplazas (de forma invertida).
En la imagen de abajo, partimos del perfil aerodinámico representado con línea discontinua. El aire llega al perfil a una cierta velocidad v formando un ángulo 𝛂 respecto a su cuerda, generando una cierta fuerza de sustentación y de resistencia al avance aplicadas sobre su centro de presiones (cp). Estas fuerzas harán que el perfil rote respecto del centro de torsión, representado con un punto gris.
No obstante, el perfil aerodinámico, que no será más que una sección del ala de un avión unido rígidamente al fuselaje del mismo, presentará una resistencia a la torsión, representada mediante el muelle de torsión (que funciona igual que el de una pinza para la ropa).
Como explicamos en el artículo sobre el lift y el drag, la sustentación depende del área frontal al que se enfrenta el flujo de aire. Según se vaya torsionando el perfil aerodinámico (representado en la imagen superior en línea continua gris), el ángulo de ataque pasará de ser 𝛂 a ser 𝛂+𝛃, lo que incrementará la superficie de sustentación y, por tanto, la fuerza de sustentación.
Cuando la fuerza elástica no es capaz de soportar el incremento de las fuerzas aerodinámicas, la estructura se romperá, dándose el fenómeno conocido como divergencia. La velocidad a la que esto ocurre es conocida como velocidad de divergencia.
Para luchar contra este fenómeno, la aviación ha desarrollado diversas soluciones, como el incremento de la rigidez de las alas o el desarrollo de alas con ángulo de ataque reducido. La divergencia es una de las principales inconvenientes que presentan los aviones con alas en flecha invertida, ya que si bien presentan una mejor maniobrabilidad, son más sensibles a la aparición de problemas ligados a fenómenos aeroelásticos.
No obstante, la aeroelasticidad estática no es siempre un fenómeno negativo. En la F1 los equipos diseñan los alerones de forma que, dentro de lo que el reglamento permite, modifiquen su ángulo de ataque en recta, reduciendo el ángulo de ataque (al contrario que en el caso anterior) para reducir a su vez el drag aerodinámico. Mediante la flexibilidad de los alerones pueden también conseguir una mejor transición de carga aerodinámica entre la recta y la curva, mejorando la dinámica del monoplaza.
En próximos artículos hablaremos de otros fenómenos de interacción entre las distintas fuerzas, como son las vibraciones y la aeroelasticidad dinámica.
Referencias:
[1] Wikipedia., (31 de marzo de 2025) Grumman X-29. Online en: https://en.wikipedia.org/wiki/Grumman_X-29.
Botasso, Carlo L., Aeroelasticity. TUM.
Hidalgo, S., (25 de mayo de 2020) ¿Qué es la AEROELASTICIDAD? | 3 FENÓMENOS AEROELASTICOS que te EXPLOTARÁN la cabeza. Online en: https://www.youtube.com/watch?v=ho7dWFC0a7w
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