¿Cuáles son las desventajas de colocar flaps debajo de las alas en aviones de combate Mirage III/5 para reducir la velocidad de aterrizaje?

Cada avión es un compromiso de demandas en conflicto. Si bien no estoy íntimamente familiarizado con la familia Mirage, puedo ver fácilmente por qué nunca se incluyeron las aletas.

A principios de los años cincuenta, cuando Dassault comenzó a trabajar en deltas , el parámetro de diseño más importante era la velocidad máxima. Se aceptaron altas velocidades de aterrizaje y, dadas las alternativas de diseño a un delta (piense en el F-104), la velocidad de aterrizaje podría considerarse baja y otra ventaja del lado de los deltas.

Cuando se ordenaron los primeros Mirage III, debían servir en cuatro misiones diferentes: como entrenador avanzado (Mirage III B), interceptor (Mirage III C), avión de ataque (Mirage III D y E) y de reconocimiento (Mirage III R). Para permitir la variación más amplia en las cargas externas, la parte inferior del ala debe estar libre de flaps u otros equipos que restrinjan la conexión de tanques, armamento o cápsulas de reconocimiento. Montar cualquier flap en el borde de fuga recto requeriría una desviación opuesta de los elevones, anulando cualquier ganancia de sustentación.

Los flaps en aeronaves sin cola naturalmente estables solo ayudan si se colocan en un punto por delante de los flaps de compensación de cabeceo. Esto es posible con alas en flecha (ver el planeador Horten IX con sus pequeños flaps debajo) o con flaps divididos en la mitad de la cuerda, como en el Gloster Javelin. Con un borde de salida recto, no será posible aumentar la sustentación con una configuración naturalmente estable, ya que el momento de cabeceo adicional de esos flaps debe compensarse en la misma ubicación longitudinal por las superficies de control de cabeceo. Lo que se gana con los flaps debe destruirse para el ajuste del cabeceo.

Horten IX V1 a remolque, flaps bajados ( fuente de la imagen )

Dado que la línea Mirage nunca se consideró para su uso con portaaviones, su velocidad de aterrizaje se aceptó como parte del paquete general. El Gloster Javelin fue diseñado como un interceptor puro que impone menos exigencias a su ala inferior. Además, la cola del Javelin ayuda a ajustar el avión en la configuración de aterrizaje.

De la traducción estadounidense de "Aerodynamique de la Nouvelle Generation d' Avions de Combat a Aile Delta" , publicada en AGARD Conference Proceedings No. 241:

Su fórmula aerodinámica [el Mirage III], un ala delta inclinada hacia atrás 60° en el borde de ataque, permitía el vuelo Mach-2 con un solo motor de 6 toneladas de empuje, mientras que sus competidores estaban equipados con un J79 de 7 toneladas. La compensación de este rendimiento supersónico fue un gran aumento en la velocidad de aproximación, 180 nudos en lugar de los 140 nudos de la familia Mystere. Esta restricción se aceptó para el Mirage III, pero las especificaciones posteriores del programa del Estado Mayor de la Fuerza Aérea Francesa requerían una velocidad de aproximación inferior a 150 kt.

Entonces, los usuarios de Mirage III tuvieron dudas, después de todo. El resultado de este requisito de menor velocidad de aproximación se convirtió en el Mirage F-1 .

Tenga en cuenta que la estabilidad artificial permite bajar los flaps del borde de fuga en un ala delta; el Mirage 2000 podría volar a una velocidad aerodinámica de 100 nudos.

"Probado en un pequeño planeador de vuelo libre" obtiene un +1, pero aquí ayuda un poco de conocimiento del libro.

Con números de Reynolds más bajos, la forma clásica del perfil aerodinámico se ve bien, pero la mayor parte de la sustentación proviene de la parte inferior. Esta es la razón por la que los insectos tienen alas planas y las aves tienen colas delta y alas muy arqueadas.

Los flaps funcionan muy bien en aviones de alas rectas con números de Reynolds más altos porque mejoran tanto la sustentación de "presión" inferior como la sustentación de "Bernoulli" superior al aumentar la inclinación, mucho más al combinarlos con listones, y particularmente en relaciones de aspecto más altas.

Pero los flaps ayudan mucho menos con deltas de aspecto bajo, los slats un poco más. Se propusieron algunos dispositivos de mejora de sustentación para la próxima generación del Concorde, pero solo se necesita construir una pista más larga (y neumáticos fuertes) para que el original funcione bien.

Para la eficiencia de sustentación frente a arrastre, la sustentación superior generada por el flujo de aire sobre una superficie combada es, con mucho, la mejor hasta que los efectos de Mach (que se acercan a las velocidades transónicas) comienzan a causar un aumento en la resistencia. Luego, vuelve al fondo para una producción de ascensores menos eficiente.

La ventaja de los deltas, a principios de la era supersónica, es que eran muy estables y usaban un flujo de vórtice sobre un borde de ataque barrido, junto con una "presión" inferior para sustentación. Los cohetes con aletas delta de aspecto bajo rompían rutinariamente la "barrera del sonido" 10 años antes que el Bell XS-1 de alas rectas, y el Spitfire de aspecto inferior y alas delgadas estuvo cerca (antes de perder su hélice).

Entonces, mientras que los deltas hacen aviones de papel muy elegantes, la carga alar mucho más alta a escala completa (relación peso/área) los hace más bien como ladrillos a velocidades más bajas. Especialmente para los aviones militares, uno elegiría la pista más larga o, como el Viggen sueco, usaría canards que mejoran el vórtice para mejorar el rendimiento en campos cortos.

Otra respuesta que brinda otro factor de por qué probablemente no se hizo: no es necesario para las alas delta.

Una de las limitaciones que tiene al explorar la envolvente de vuelo de las alas delta es que no tiene un control activo sobre un planeador de vuelo libre: no puede alterar las características en vuelo. Si tiene experiencia con aviones RC, notará otra característica de las alas delta: ensanchar el ala aumenta drásticamente tanto la sustentación como la resistencia.

En efecto, todo el ala delta es su propia aleta. A diferencia de las alas de cuerda estrecha (recta o en flecha), una de las características interesantes de las alas delta es que pueden mantener la eficacia del control de elevon en un ángulo de ataque muy alto. De hecho, mucho más allá de lo que normalmente se consideraría su punto de estancamiento.

De hecho, ha habido aviones de ala delta que utilizan el ensanchamiento como análogo al despliegue de flaps: tanto el Concorde como el Tu-144 fueron diseñados con conos de morro que caen para que los pilotos puedan ver la pista en la aproximación de aterrizaje mientras todo el ala se ensancha.

Le sugiero que realice otro experimento con su planeador de vuelo libre. En lugar de agregar flaps, aumente la acción del elevador de sus elevones y vea cuánto más levantamiento obtiene de él.

Sin embargo, el Mirage no fue diseñado con una nariz desplegable, pero los pilotos aún usaron la maniobra de ensanchamiento para reducir la velocidad al aterrizar. Tal vez al ser un jet militar destinado a operar desde bases aéreas fijas, la longitud de la pista requerida para aterrizar se consideró adecuada.