¿Cuáles son las ventajas y desventajas de un ala oblicua sobre un ala batiente?

El ala oblicua y el ala basculante tienen como objetivo reducir la resistencia en una amplia gama de velocidades cambiando el barrido del ala. Mientras que el ala oscilante gira una parte del ala para lograr esto, el ala oblicua gira el ala completa.

El primer avión de producción con alas de barrido variable fue el F111 Aardvark , mientras que el más famoso es el F-14 Tomcat .

^{" Prototipos F-14 Tomcat en vuelo c1972 " por la Marina de los EE. UU. - Museo Nacional de Aviación Naval de la Marina de los EE. UU. Foto n.º 2011.003.301.027. Con licencia de dominio público a través de Commons .}

Sin embargo, el único avión de tamaño completo que se produjo con un ala oblicua o de pivote fue el NASA AD-1 , que era estrictamente un avión experimental.

^{" AD-1 ObliqueWing 60deg 19800701 " de la NASA - http://www1.dfrc.nasa.gov/Gallery/Photo/AD-1/HTML/ECN-15846.html . Con licencia de dominio público a través de Commons .}

Una comparación entre los dos se puede hacer así:

1. Aerodinámica: el ala oblicua es mucho más refinada aerodinámicamente en comparación con el ala oscilante y tiene menos resistencia. De hecho, el AD-1 fue diseñado para ser lo más cercano al óptimo para todos los regímenes de vuelo. Además, la aeronave fue diseñada para tener una distribución de sustentación elíptica para reducir la resistencia inducida. por otro lado, la aeronave de geometría variable no ofrecía ventajas significativas sobre las aeronaves de línea base de ala fija.

Sin embargo, la entrada en pérdida asimétrica del avión de ala oblicua causaría problemas ya que un lado del ala se barre hacia adelante y el otro lado se barre hacia atrás.

2. Estructura: Podría decirse que la bisagra era la parte estructural más crítica en los aviones de ala de barrido variable. La bisagra no solo debe tener una fiabilidad muy alta, sino también tener la capacidad de soportar las altas cargas aerodinámicas.

^{" Tornado ala de barrido variable Manching " por Sovxx - Trabajo propio. Con licencia CC BY-SA 3.0 a través de Commons .}

En este caso, las aeronaves de alas oscilantes están mejor en comparación con las aeronaves de alas oblicuas, ya que la cantidad de carga en la bisagra es significativamente menor.

Por ejemplo, la bisagra oblicua del ala tiene que soportar no solo el peso de toda el ala de la aeronave (la aeronave de ala oscilante generalmente gira solo una parte del ala), sino también la carga total de combustible (la cantidad de combustible transportado en la parte variable). del ala es significativamente pequeño). Además, la bisagra también debe soportar la carga del sistema de control.

3. Manejo y controles: Con el tiempo, el manejo de las aeronaves de ala oscilante se ha acercado más al de las aeronaves de ala fija. Sin embargo, se encontró que las cualidades de manejo del AD-1 eran deficientes, con requisitos de ajuste inusuales y acoplamiento inercial que afectaba negativamente a la aeronave .

Por ejemplo, el AD-1 requería alrededor de 10° de alabeo para compensar la aeronave sin deslizamiento lateral a 60° de barrido del ala. .

Una ventaja del avión de ala oblicua es que el centro de sustentación y masa no se mueve cuando se mueven las alas. Esto sucede en los aviones de ala oscilante y el sistema de control es complicado.

4. Motor y carga útil En el caso de aeronaves con alas oscilantes, los motores se pueden montar en el fuselaje (como el F-14) o en (la parte fija) del ala misma (como el B-1). En el caso del avión de ala oblicua, se descarta efectivamente la ubicación de los motores en cualquier lugar excepto en el fuselaje.

En el caso de aviones militares, el uso de puntos de anclaje en el punto variable del ala está limitado (por un lado, esto aumentará la carga sobre la bisagra). Este es un problema mucho más grave para los aviones de ala oblicua, ya que limita la carga útil que se puede transportar.

Sin embargo, la razón principal de la falta de un mayor desarrollo de los aviones de ala oblicua son sus cualidades de control inusuales y desagradables.

Ventajas de un ala oblicua sobre alas batientes:

• Bajo arrastre de olas debido a la distribución favorable del volumen a lo largo de la longitud.
• Menor masa estructural. ¡La bisagra de un columpio es pesada!
• Sin cambio en el centro de sustentación (si el ángulo de barrido es mayor que el ángulo de Mach). Un ala oscilante experimenta un cambio severo en el centro de sustentación.

Desventajas de un ala oblicua sobre un ala batiente:

• Un ala se inclina hacia adelante y la otra hacia atrás. Esto no es un problema en vuelo recto, pero al maniobrar, se comportará de manera extraña porque los ejes de su sistema de inercia no están alineados con la dirección del vuelo.
• Aeroelasticidad: la respuesta a la ráfaga cuando se vuela en oblicuo incluirá una respuesta de balanceo, porque el ala con barrido hacia adelante se torcerá a un ángulo de ataque más alto en una ráfaga positiva, aumentando la sustentación, mientras que el ala con barrido hacia atrás se torcerá a un ángulo de ataque más bajo (aeroelasticidad). lavado).
• La integración ala-fuselaje es compleja, y el ala debe estar encima del fuselaje (a menos que tenga un ala voladora; entonces la desventaja es un volumen de carga realmente pequeño). El ala oscilante necesita mucho espacio para la bisagra, el traspaso del larguero y el accionamiento, pero se puede colocar en cualquier lugar que desee.

Tenga en cuenta que todos los demás efectos que plagan el ala barrida hacia adelante también se aplican aquí, pero solo en un lado. El efecto del engrosamiento de la capa límite solo ocurrirá en el lado de barrido hacia atrás, por lo que cambiar el ángulo de ataque ya creará un momento de balanceo. El ala oblicua solo se comportará normalmente cuando se establezca en un ángulo de barrido de 0°.

El ala oblicua se ha estudiado como otra forma de mejorar la envolvente de velocidad y/o volar de manera más eficiente a mayor velocidad aerodinámica. Estaba destinado a la aplicación de crucero de larga distancia, pero nunca pudo hacer ningún progreso en contra de lo que se ve universalmente en los diseños modernos, el cambio de inclinación.

Honestamente, es sorprendente que incluso los slats rudimentarios aún no hayan encontrado su camino en la aplicación principal para aviones recreativos, ya que combinados con flaps, producen grandes cantidades de sustentación, lo que permite velocidades de despegue y aterrizaje muy bajas. Probablemente uno de los mejores ejemplos de un diseño exitoso de avión ligero que empleó listones fue el Fiesler Fi 156 Storch. Los listones, junto con los flaps ranurados de "ala doble" hacen del Storch un avión STOL sobresaliente, lo que los hace retráctiles permitiría un mejor rendimiento de crucero, como lo hacen los aviones de pasajeros.

Cambiar la geometría del ala, como se ve en el bombardero B1, sigue siendo útil en la aplicación de proporcionar una gama más amplia de ALTITUDES para cruceros de alta velocidad. El B1 puede ir alto con las alas extendidas o bajo con las alas hacia atrás. La supervivencia en estos tiempos favorece ir bajo.

El concepto oblicuo mejoró la eficiencia de crucero de alta velocidad, pero nunca encontró un nicho de aplicación en el que fuera claramente mejor que cambiar la inclinación o barrer ambas alas hacia atrás. No se vendió.

Hay una posibilidad que puede ser de interés. Eso sería girar COMPLETAMENTE el ala paralela al fuselaje y volar solo en la cola y el canard. En los días de navegación a vela, con viento fuerte, se bajaba la vela mayor y se utilizaban únicamente las velas delantera y trasera. Esto se denominó vela "foque y jigger".

El área reducida del ala reduciría considerablemente la sustentación y la resistencia, lo que permitiría velocidades mucho más altas, tal vez supersónicas.