¿Cuál es la superficie total del ala del A320?

Como no estoy seguro de si solo estaba buscando las respuestas metodológicas proporcionadas anteriormente, esta es una respuesta más detallada al problema de cálculo que estaba tratando de resolver en primer lugar, brindando una respuesta a la pregunta planteada en el título de su pregunta. Se basa en el Manual de Planificación de Mantenimiento y Aeropuertos del A320, que proporciona las dimensiones aproximadas de la aeronave.

Para las alas y superficies similares a alas, los detalles son los siguientes:

• Superficie superior del ala:$99.7 m^2$(excepto dispositivos de punta de ala)
• Dispositivos de punta de ala (normal, no tiburón A320, ambos lados):$1.8m^2$
• Superficie superior del plano de cola horizontal:$27 m^2$
• Plano de cola vertical (ambos lados):$43 m^2$

Contando las superficies horizontales del ala y del plano de cola dos veces (superior e inferior), se obtiene un total de$298.2m^2$. Esto no tiene en cuenta adecuadamente el espesor (utilizando el factor$1.07$mencionado por Daniel produce$319.074 m^2$) y muebles (dispositivos de gran altura, superficies de control, etc.).

Para el fuselaje y las góndolas, solo se enumeran las superficies superiores. Por lo tanto, modelarlos como cilindros simples parece ser la mejor manera de hacerlo. Basado en un diámetro de fuselaje de$4.14 m$y una longitud de$37.57m$, que produce un área superficial de aproximadamente$488m^2$. Por supuesto, el fuselaje no es estrictamente cilíndrico, pero supongo que esto se compensa con el hecho de que no incluyo explícitamente las superficies delantera y trasera (de un cilindro cerrado). Las dimensiones de la góndola no están especificadas (probablemente ya que eso depende un poco del tipo de motor), pero según los dibujos, estoy estimando una longitud de$5 m$y un diámetro de$2.5m$, resultando en una superficie total (nuevamente: aproximación cilíndrica) de$78.5 m^2$para los dos motores. Para los pilones, agreguemos otro$5m^2$por lado.

En total, eso suma$872 m^2$(o$902.874 m^2$con la aproximación de espesor 1.07). Eso se corresponde muy bien con el$900m^2$que encontraste en línea, y también muestra que tu propio cálculo no estaba muy lejos (alrededor del 3%).

La respuesta depende del método utilizado.

Para los aviones de pasajeros, los dos métodos más importantes son Wimpress y el método de Airbus (el Wimpress que utiliza Boeing). La diferencia son los triángulos que se obtienen al extender los bordes delantero y trasero del ala hacia el fuselaje para Wimpress en lugar de conectar los puntos donde los bordes delantero y trasero se encuentran con el fuselaje en ambos lados mediante dos líneas rectas para Airbus. Esta discusión en airliners.net enumera una comparación de las áreas de las alas que obtiene con ambos métodos para una variedad de modelos.

Métodos del área del ala en comparación. El área sombreada está cubierta por el fuselaje y determinada de manera diferente; creando diferentes áreas para la misma ala.

Tenga en cuenta que los detalles del método utilizado son irrelevantes para el propósito: esta área del ala sirve como área de referencia de la mayoría de los coeficientes aerodinámicos y cualquiera de los dos métodos es lo suficientemente bueno para el propósito. La consistencia es más importante que la precisión aquí.

Ambos métodos usan el área proyectada del ala limpia en el plano xy, porque esa es el área relevante para la sustentación. Divida por el coseno del ángulo diedro si cree que el área proyectada no es lo suficientemente buena.

Para el área mojada , debe restar el fuselaje, dividirlo por el coseno del ángulo diedro y el coseno del ángulo de incidencia, y también agregar un factor para tener en cuenta el grosor del ala. Para ello, la aproximación$1 + 2\cdot\delta$ha demostrado ser útil, con$\delta$siendo el grosor relativo del ala. Y luego, por supuesto, debe duplicar ese resultado para tener en cuenta ambos lados del ala.

Uno de sus enlaces calcula el área de un ala que debe pintarse: esto debe incluir la sección delantera de los flaps Fowler que están cubiertos por los alerones en la configuración limpia.

Además de todas las respuestas anteriores, existen algunos métodos de estimación más detallados para el área mojada del ala en la literatura. Por ejemplo, aquí hay un método de Torenbeek (1976):

$S_{wet} = 2S_{exp}\left(1+0.25(t/c_r)\frac{1+\tau\lambda}{1+\lambda}\right)$

Dónde$S_{exp}$es la parte expuesta del área de referencia del ala,$\lambda = c_t/c_r$y$\tau = (t/c)_t/(t/c)_r$. Tenga en cuenta que la raíz se toma como la intersección del ala y el fuselaje en este caso. Este tipo de métodos son especialmente útiles cuando se estiman parámetros de aeronaves como el coeficiente de arrastre usando valores estadísticos dados por un autor determinado (Torenbeek, Raymer, Roskam, etc.), ya que estos valores se derivaron usando ciertas definiciones de los parámetros geométricos.

Otro método más simple (ya no puedo encontrar la fuente) sugiere$S_{w_{wet}} = 1.07 * 2 * S_{w_{exp}}$. El factor de 1,07 se suma para tener en cuenta el grosor del ala.

El área del ala generalmente se expresa en función de la envergadura total x cuerda, incluida el área cubierta por el fuselaje.

Al fuselaje se le da un poco de crédito como cuerpo semielevador. Hay un efecto similar de crédito por levantar el cuerpo cuando agrega flotadores. Los flotadores generan suficiente sustentación, o casi suficiente sustentación, para soportar su propio peso, por lo que cuando se agregan flotadores, generalmente hay una reducción bastante pequeña, o a veces ninguna reducción, en la carga útil.

Lo mismo ocurre con el fuselaje en sí, por lo que se supone que el área del fuselaje entre las raíces del ala es parte del área total del ala. Por lo tanto, envergadura total x cuerda (o cuerda media para un ala ahusada, basada en la conicidad extendida a la línea central del fuselaje).