Estoy tratando de entender cómo un ala de barrido variable cambia el centro aerodinámico de un avión y su efecto en la maniobrabilidad del avión. También me gustaría saber la importancia del punto de pivote ya que de alguna manera afecta el centro de presión.
Con tantas preguntas necesito estructurar la respuesta:
Mover el ala hacia atrás también moverá el centro aerodinámico hacia atrás, pero el barrido alto de un ala oscilante normalmente significa que el borde de ataque del ala sigue siendo subsónico incluso a Mach 2. Esto significa que el centro aerodinámico del ala todavía está cerca del cuarto de cuerda. , por lo que el cambio en el centro de presión se limita al cambio geométrico del barrido del ala. En general, un ala oscilante debe combinarse con una cola horizontal de tamaño generoso para tener suficiente autoridad de compensación para todos los ángulos de barrido.
El primer jet capaz de cambiar el ángulo de barrido en vuelo, el Bell X-5 , movió el ala hacia adelante cuando se incrementó el barrido. Sin embargo, los diseños posteriores utilizaron puntos de pivote fijos.
Si no existe la posibilidad de compensar la aeronave cambiando el peso (principalmente combustible), las alas oscilantes causan una gran resistencia al trimado cuando se desplazan hacia atrás. Sin embargo, la mayor fuente de resistencia es el aumento de la masa estructural del mecanismo de barrido, que provocará un aumento de la resistencia inducida. Además, el mecanismo ocupa un volumen valioso en el centro de la aeronave que ahora no se puede utilizar para el almacenamiento de combustible. En total, la mejora sustancial en la resistencia aerodinámica del ala debida al barrido variable es absorbida casi por completo por el aumento de la masa y el aumento de la resistencia aerodinámica.
Un claro beneficio del barrido variable es el rendimiento mejorado a baja velocidad: tanto el barrido reducido como el aumento en la envergadura del ala reducirán sustancialmente la resistencia a baja velocidad, por lo que un diseño de giro giratorio mostrará un rendimiento de merodeo superior. Además, las distancias de despegue y aterrizaje se reducen porque la envergadura completa del ala se puede usar para flaps ranurados altamente efectivos.
Las alas oscilantes no pueden tener alerones: el alto ángulo de barrido del borde de fuga en el vuelo a alta velocidad hace que las superficies de control sean casi inútiles. Por lo tanto, un avión de ala oscilante utilizará deflexión diferencial en la cola horizontal en lugar de alerones (tailerons). A baja velocidad, esto reduce la posible tasa de balanceo: el ala sin barrido contribuye a una alta amortiguación del balanceo, mientras que los tailerons tendrán una efectividad limitada debido a su pequeño brazo de palanca. El F-14 usa spoilers en las alas para mejorar la velocidad de balanceo en ángulos de barrido más bajos, pero el control de los spoilers es menos eficiente que los alerones.
A alta velocidad (y ángulos de barrido), la relación de aspecto reducida, el ángulo de barrido aumentado y el momento de inercia muy reducido alrededor del eje de balanceo se combinarán para producir un avión muy ágil.
Cuanto más fuera de borda esté el punto de pivote, menor será el cambio en el centro de presión. Si el ala usa una raíz muy barrida, el pivote se puede colocar fuera de borda sin pérdida de eficiencia a alta velocidad. Ejemplos son el Sukhoi 17 o el Tupolev Tu-22 . Una posición de pivote exterior también permite colocar cargas externas en la parte interior del ala (guante de ala) y evitar la complejidad de las estaciones de ala móviles.
El Grumman F-14 también extiende una pequeña extensión de ala triangular (veleta de guante) en el borde de ataque cuando el ala se desplaza hacia atrás para reducir el recorrido del centro de presión. Sin embargo, esta función se desactivó más tarde para reducir el peso y la complejidad.
Las demandas de velocidad máxima reducida en los cazas modernos significan que el barrido variable ya no será atractivo para lograr un diseño óptimo. El barrido variable desapareció con el requisito de Mach 2+ en la década de 1980.
Echa un vistazo a esta discusión , o esta de la que cito:
La NASA llevó a cabo un gran programa de investigación sobre el diseño de aeronaves de alas oscilantes. Una alternativa de diseño que desarrolló la NASA se utilizó en el F-111 y en aviones posteriores, como el F-14. En lugar de colocar el punto de pivote de las alas en el centro del fuselaje, a cada ala se le dio su propio punto de pivote, y el punto de pivote se colocó varios pies fuera del fuselaje. Los puntos de pivote se cubrieron con un carenado aerodinámico y se convirtieron en parte del ala. Este arreglo dividió efectivamente cada ala en dos partes: una sección de guante de ala inmóvil que cubría el mecanismo de pivote del ala y una sección oscilante. A medida que la sección oscilante retrocediera a velocidades más altas, perdería el efecto aerodinámico. Sin embargo, la sección del guante del ala aumentaría su efecto aerodinámico a medida que aumentara la velocidad. Esto disminuyó el cambio en el centro de presión.
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Carlos Bretana