¿Cómo funcionan las puntas de las alas de Hoerner?

¿Cómo ocurre exactamente la aceleración del aire simplemente por tener una parte inferior convexa?

Al igual que lo hace la superficie delantera curva de un ala. Imagine por un momento que el aire fluye a lo largo de un camino recto: ahora "vería" que la superficie debajo de él se curva alejándose de su camino de viaje, y si ese camino permaneciera sin cambios, se formaría un vacío entre el ala y el aire. . A regañadientes (porque tiene masa y, por tanto, inercia), el aire cambiará de rumbo y seguirá el contorno del ala. Esto requiere una presión más baja, para que las moléculas superen su inercia y cambien de dirección.

Cerca de la punta, el flujo tiene un componente lateral, alejándose del centro en el lado inferior. Este flujo lateral, junto con la curvatura lateral en la punta del ala inferior, crea succión. Esta área de baja presión aspirará más aire del interior. En esencia, el lado inferior curvo de la punta del ala Hoerner extiende la succión que se encuentra en la superficie superior del ala hacia el lado de la punta del ala.

Como podemos ver, la envergadura efectiva usando Hoerner Wingtips se puede aumentar sin aumentar la envergadura geométrica.

Bueno, eso es al menos lo que afirma Hoerner. Tal vez mueva la succión máxima del vórtice de la punta del ala un poco hacia afuera, pero esto no tiene efecto en el campo de flujo detrás del ala y la ubicación final del vórtice de arrastre. A continuación se muestra una descripción gráfica de las diferentes formas de la punta del ala y su ubicación lateral del núcleo del vórtice de la punta.

_{Forma de la punta del ala y ubicación de la punta del vórtice para una familia de alas ( fuente de la imagen )}

Sin embargo, esto no es relevante para la resistencia inducida. Al final, la fuerza y ​​el ancho de la hoja de vórtice enrollada detrás del ala indican la cantidad de resistencia inducida. La resistencia inducida en sí misma es el componente horizontal de las fuerzas de presión resultantes en el ala (consulte aquí o aquí para obtener más información al respecto). El vórtice de punta es absorbido por ese sistema de vórtice independientemente de su ubicación inicial. Vea a continuación una ilustración:

_{B-747 con estelas ( fuente de la imagen )}

Puede ver que las estelas exteriores de los motores de este Boeing 747 envuelven las estelas de los motores internos. Esto muestra cómo el aire es empujado hacia abajo en la estela del ala y que los centros de los vórtices están ligeramente hacia el interior de las estelas de los motores exteriores.

Las alas crean un sistema meteorológico en miniatura a su alrededor. El ángulo de ataque presuriza el aire debajo del ala y lo despresuriza sobre el ala. El aire busca igualar esta presión alrededor del ala a la velocidad del sonido, más rápido de lo que viaja el ala, ralentizado por el cambio de impulso (aceleración) del aire nuevo que ingresa al sistema. Entonces, frente al ala, el aire de abajo está presurizado por debajo de la altitud del ala y el aire por encima de la altitud del ala está despresurizado. Esta diferencia de presión crea una corriente ascendente delante del ala. El ala vuela constantemente en una corriente ascendente de su propia creación. Puede ver esto en el aumento de las líneas de corriente por delante del ala en las pruebas de túnel de viento. La estela que divide el aire que fluye por encima y por debajo del ala golpea la parte inferior del borde de ataque del ala, muy por debajo de donde cabría esperar,

Fuera de la punta del ala, esta misma diferencia de presión libera presión hacia afuera debajo del ala y atrae el aire hacia adentro por encima del ala, creando el vórtice. La rampa convexa de la punta del ala de Hoerner cambia el ángulo de impulso de este flujo de aire hacia afuera y hace que el flujo hacia afuera por debajo y el flujo hacia adentro por encima sean asimétricos. El centro del vórtice está más alto y más alejado de la punta del ala.

La sustentación es amplificada más allá de la cuerda del ala por la delgada capa límite turbulenta detrás del ala, terminada por el vórtice de la punta del ala. El diferencial de presión del aire mantenido por esta capa límite es un importante contribuyente a la sustentación. Es por eso que ocurre el efecto suelo. Si la capa límite golpea el suelo antes de que se desintegre decenas de metros detrás del ala, el ala genera más sustentación y menos resistencia. Mueva los vórtices hacia afuera con las puntas de las alas de Hoerner, y esa capa límite actúa efectivamente como una extensión del ala que alarga la envergadura. La masa de aire no puede fluir a través de esa capa límite invisible más de lo que podría fluir a través del ala, y esa diferencia de presión es de donde proviene la sustentación. La capa límite mantiene esa diferencia de presión, al igual que lo hace el ala.