derecha|miniatura|250px|Ala de avión que muestra el escalón KFm2 derecha|miniatura|250px|Ala de avión que muestra el escalón KFm3 El perfil aerodinámico Kline–Fogleman o perfil KF es un diseño sencillo de perfil aerodinámico con uno o varios escalones a lo largo del ala. Se afirma que el propósito del escalón es permitir que parte del aire desplazado caiga en una cavidad detrás del escalón y se convierta en parte de la forma del perfil aerodinámico como un vórtice atrapado o un vórtice de unión. Supuestamente, esto evita la separación y mantiene el flujo de aire sobre la superficie del perfil aerodinámico.
El perfil aerodinámico KF se ideó originalmente en la década de 1960 para aviones de papel. En el siglo XXI ha despertado un renovado interés entre los constructores aficionados de aviones teledirigidos, debido a su sencillez de construcción.Ejemplo de debate en el foro RC Groups No se ha adoptado para aeronaves de tamaño real capaces de transportar a un piloto, pasajeros u otras cargas útiles sustanciales. Historia El perfil aerodinámico KF fue diseñado por Richard Kline y Floyd Fogleman. right|thumb|250px|Ala de avión que muestra el escalón KFm4
A principios de la década de 1960, Richard Kline quería fabricar un avión de papel que pudiera soportar vientos fuertes, ascender a gran altura, nivelarse por sí solo y, a continuación, entrar en un largo planeo descendente. Tras numerosos experimentos, logró alcanzar este objetivo. Le mostró el avión de papel a Floyd Fogleman, quien lo vio volar y resistir el estancamiento. A continuación, ambos solicitaron una patente para el perfil aerodinámico escalonado.
El desarrollo posterior dio lugar a dos patentes y a una familia de perfiles aerodinámicos conocidos como perfiles KF y KFm (por Kline–Fogleman modificado). Las dos patentes, las patentes estadounidenses n.º 3.706.430 y n.º 4.046.338, se refieren a la introducción de un escalón en la parte inferior (KFm1) o en la parte superior (KFm2) de un perfil aerodinámico, o tanto en la parte superior como en la inferior (KFm4). Las variaciones incluyen perfiles aerodinámicos con dos escalones en la parte superior (KFm3), o dos escalones en la parte superior y uno en la inferior (KFm7).
Se afirma que el propósito del escalón es permitir que parte del aire desplazado caiga en una cavidad detrás del escalón y se convierta en parte de la forma del perfil aerodinámico como un vórtice atrapado o una unión de vórtice. Supuestamente, esto evita la separación y mantiene el flujo de aire sobre la superficie del perfil aerodinámico. Recepción La revista «Time» publicó un artículo el 2 de abril de 1973 titulado The Paper-Plane Caper, sobre el avión de papel y su perfil aerodinámico Kline–Fogleman.
También en 1973, CBS 60 Minutes dedicó un segmento de 15 minutos al perfil aerodinámico KF. La CBS volvió a emitir el programa en 1976.
En 1985, Kline escribió un libro titulado The Ultimate Paper Airplane. Para promocionar el libro, Kline viajó a Kill Devil Hills (Carolina del Norte), el lugar donde los hermanos Wright realizaron su primer vuelo tripulado a motor, de . Un equipo de Good Morning America filmó el evento. El vuelo más largo de Kline con su avión de papel recorrió . Ensayos científicos independientes
En 1974, un estudio financiado por la NASA, impulsado por las afirmaciones de Kline y Fogelman y la consiguiente cobertura mediática a nivel nacional, concluyó que el perfil aerodinámico presentaba una peor relación entre sustentación y resistencia que un perfil de placa plana en las pruebas realizadas en el túnel de viento.
En la década de 1990, tras la expiración de las patentes originales, los investigadores volvieron a abordar el tema de las alas escalonadas. Un estudio realizado en 1998 por Fathi Finaish y Stephen Witherspoon en la Universidad de Misuri probó numerosas configuraciones de escalones en un túnel de viento.Rendimiento aerodinámico de un perfil aerodinámico con vórtices inducidos por escalones para aumentar la sustentación, Journal of Aerospace Engineering, enero de 1998 Aunque muchas configuraciones de escalones empeoraban el rendimiento del ala, se obtuvieron resultados prometedores con escalones orientados hacia atrás en la superficie inferior del ala, que en algunos casos mostraban una mejora considerable de la sustentación sin un aumento significativo de la resistencia. Sin embargo, los investigadores descubrieron que una única configuración no podía ser la mejor solución para todos los ángulos de ataque y velocidades de vuelo; en cambio, concluyeron que «pueden ser necesarias configuraciones muy diferentes durante una misma maniobra». La idea funciona, concluyeron Finaish y Witherspoon, pero solo con una reconfiguración activa y automatizada de la forma de los escalones durante el vuelo. Un estudio de 2008 realizado por Fabrizio De Gregorio y Giuseppe Fraioli en el CIRA y la Universidad de Roma, en Italia, profundizó en esta idea. Los perfiles aerodinámicos modelo utilizados en sus ensayos en túnel de viento estaban equipados con numerosos orificios pequeños a través de los cuales se podía soplar o aspirar aire de forma activa. Llegaron a la conclusión de que el vórtice atrapado formado por una cavidad o un escalón no podía mantenerse en su sitio sin ese control activo. No bastaba con confiar pasivamente en la forma del ala: el vórtice se desprendía, lo que podía dar lugar a características peores que las del perfil aerodinámico original sin escalones. Pero cuando se utilizaron controles activos para mantener el vórtice estable en su sitio, los resultados les parecieron «realmente alentadores».
El estudio de caso realizado como parte de esta investigación se centró en el UAV RQ-2 Pioneer, equipado con una configuración de perfil aerodinámico escalonado, comparando sus características aerodinámicas con el perfil NACA 4415 convencional utilizado originalmente en esta aeronave. El objetivo principal del estudio de caso era identificar y esbozar un programa de etapas para la envolvente de vuelo del UAV Pioneer utilizando una configuración de perfil aerodinámico escalonado, al tiempo que se aplicaba un control activo del flujo para obtener un rendimiento aerodinámico mejorado con respecto al perfil NACA 4415 convencional utilizado originalmente y, por lo tanto, mejorar las características de rendimiento de vuelo, como el alcance y la autonomía de la aeronave.
Véase también Sustentación Ala (aerodinámica) Referencias
Enlaces externos KF Airfoil Testing YouTube videos of enthusiasts building and flying KF airfoil-based craft Interview with Richard Kline about how he came up with the design Pictures of aircraft using the KF airfoil Fancy Flights, by Scott Morris, a 1984 Omni article about US research into the KF airfoil
Categoría:Aerodinámica Categoría:Diseño de aeronaves