¿Cuáles son los pros y los contras de los tanques de punta de ala?

Estoy investigando las ventajas y desventajas aerodinámicas de los tanques de punta de ala. Supongamos que están perfectamente aerodinámicos, colocados y dimensionados de manera óptima para un fuselaje determinado.

Soy consciente del propósito del almacenamiento de combustible en un ala que es demasiado delgada o inadecuada para el almacenamiento de combustible de "ala húmeda" y como un medio de almacenamiento de combustible permanente, pero ¿cómo interactúan los tanques de punta con el flujo de aire en el extremo del ala?

¿Cuáles son las ventajas? ¿Los tanques de punta son efectivos como 'winglets' o puntas reductoras de arrastre, controlando derrames y limpiando vórtices? ¿Contribuyen a la sustentación útil y, de ser así, qué porcentaje y cuál es el efecto general en el ala?

¿Y cuáles son los contras, aerodinámicos, estructurales y generales? ¿Requieren modificaciones importantes en el larguero o en el ala en general para unirlos?

En general, si un diseño de ala puede incluir almacenamiento de vejiga o de ala húmeda, ¿sería mejor no emplear tanques de punta?

Tu pregunta tiene un "2", pero no un "1". ¿Se eliminó algo accidentalmente o simplemente cambió el formato a mitad de camino? Puede editar su pregunta para arreglar las cosas y hacer que su intención sea más clara.
Pro: se ven sexys. Con: la pasarela quiere tener sexo con ellos.

Respuestas (2)

Sucede que tengo una casa construida con tanques de punta para TODO el suministro de combustible (Pazmany PL-2) , y aunque se ven muy bien, preferiría que el combustible estuviera en los bordes de ataque del ala a la mitad.

  1. No hay beneficio aerodinámico. El tanque con forma de atún no funciona como un ala (tiene que ser un ala para funcionar como un ala) y es demasiado pequeño para tener algún tipo de efecto de placa final de importancia (una placa final tiene que extenderse para una cuerda completa para hacer cualquier bien que exceda su propio arrastre). Los tanques aplanados e inclinados que se ven en los Cessnas bimotores tenían la intención de producir un poco de elevación vertical y un efecto diedro mejorado para compensar algunos de los problemas de inercia en el balanceo que crea la masa de combustible; lo que lleva a...
  2. Emisiones inerciales en rollo. La masa del combustible fuera de borda en las alas es un dolor total. Amortigua la respuesta del alerón. La inercia magnifica las perturbaciones de balanceo y guiñada. Mi avión es mucho más ágil con el combustible mínimo frente al combustible completo, y mueve mucho menos la cola en turbulencia. Prefiero volarlo con aproximadamente 1/2 combustible si solo salgo durante una hora más o menos. La masa también mata a una gran parte de la pareja balanceo-guiñada y amplifica la guiñada adversa. Si derrapo el avión con el timón, el balanceo hacia la guiñada es muy suave, a pesar de un diedro significativo.
  3. Arrastre de forma significativo. En mi avión, hay una penalización de velocidad de aproximadamente 8 nudos debido a que los tanques ocupan espacio en la corriente de aire (según el rendimiento de otros PL-2 modificados a alas húmedas sin tanque).
  4. Los desequilibrios de combustible tienen un gran impacto porque el brazo es muy largo. Si conduzco un tanque completamente hacia abajo con el otro casi lleno, estoy seguro de que usaría una cantidad desagradable de mi autoridad de alerones a baja velocidad (realmente no quiero saber qué tan mal, como mínimo, tomaría probablemente 10 libras más de presión lateral en el palo para mantener niveladas las alas). Al no tener aleta de compensación ni bungee, uso el balance de combustible como mi compensación lateral, y cuando estoy solo, tengo que lograr un diferencial del lado derecho de aproximadamente 2-3 galones para que el avión vuele sin manos. Luego tengo que acordarme de cambiar de un lado a otro cada 10 minutos más o menos para mantener el equilibrio. Sé si lo olvido porque el avión comienza a desviarse hacia el lado pesado, como un caballo que de repente recuerda dónde está el establo mientras lo montas.
  5. Los problemas estructurales son menores. Está agregando masa en el extremo opuesto de la parte del ala con mayor tensión, pero debe hacer que la estructura del larguero exterior sea capaz de manejar la flexión local, por lo que se requerirá un refuerzo menor en el accesorio.
  6. Una ventaja es que el suministro de combustible está lejos de ti, por ejemplo, si volteas. Me gusta eso.
  7. Una desventaja es que el suministro de combustible está lejos de usted, en el primer punto para tocar el suelo en cualquier tipo de emoción de aterrizaje.

Dicho todo esto, el PL-2 es un avión encantador incluso con los tanques de punta, y maldita sea, se ven increíbles. Sin embargo, si estuviera construyendo uno desde cero, haría tanques de vanguardia como los RV de Van . Simplemente mucho más eficiente en todos los sentidos. Sin embargo, como un complemento de suministro de combustible de largo alcance, pueden tener sentido, pero creo que la mayoría de los diseñadores simplemente extenderán el volumen del ala húmeda, hasta que se les acabe.

En aviones como el Lear, tenían sentido porque con las alas súper delgadas eran la forma más práctica de colocar un gran suministro de combustible. Pero notarás que los eliminaron en modelos posteriores porque, además de ser un lugar práctico para pegar tanques que no se interponen en el camino de otra cosa, en su mayoría son aspectos negativos. Me estremezco al pensar en cómo controlar un Lear de volquete con un lado casi vacío y el otro casi lleno, si eso sucediera de alguna manera.

Un antiguo colega era un viejo conductor de F-101 Voodoo que también pasó mucho tiempo en T-33 y me contó una vez que los tanques de punta realmente grandes del T-33 eran una molestia debido al efecto volante de la masa de combustible. Un pequeño bache haría que empezara a rodar, y con los grandes pesos por ahí, se necesitaba más de lo normal para detener el giro y, si las condiciones eran duras, luchabas contra eso constantemente.

Gracias por describir el comportamiento con tanques de punta llenos y vacíos. Si bien es claro en teoría, es bueno que la experiencia práctica lo confirme. Sin embargo, una pregunta: ¿Se reducen los límites acrobáticos con los tanques vacíos?
¿Por qué decidiste construir/comprar un avión con tanques en las puntas de las alas? Lo construiste tú mismo?
Si el avión tiene los tanques diseñados desde el principio, proporciona un grado de carga de tramo y la estructura de la raíz se puede aligerar. Esto puede ahorrar más peso de lo que agrega el fortalecimiento de la punta. Los tanques grandes también pueden reducir las pérdidas de alas, permitiendo un área más pequeña y compensando parte de la resistencia. Pero siempre se necesitarán alerones grandes para dar una velocidad de balanceo normal.
@RockPaperLizard mi PL-2 fue construido en los años 70 a partir de los planos del propietario original. El comportamiento que describo no es lo suficientemente malo como para querer algo tan radical como volver a hacer el sistema de combustible; simplemente no es realmente óptimo y lo haría de manera diferente si lo estuviera construyendo. Sabía cómo sería haber leído informes de pilotos hace mucho tiempo sobre viejos Cessna 310 con tanques de punta muy similares.
@GuyInchbald, sí, los alerones de Paz son bastante grandes y un poco pesados ​​para los estándares de fabricación casera, pero son muy nítidos y vuelas el avión con solo presionar con la punta de los dedos. La envergadura es de 27 pies, por lo que la velocidad de balanceo no es tan buena, incluso con poco combustible en las puntas, aunque es más receptiva.
@PeterKämpf no, no hay limitaciones de combustible para las acrobacias aéreas que conozco, aparte del hecho de que el peso bruto acrobático de diseño es inferior al bruto máximo. Las acrobacias aéreas de mi avión están prohibidas según la normativa local, por lo que no tengo un GW acrobático con mi documentación de wb, pero recuerdo que pesa algo así como 1350 libras y mi peso bruto máximo es de 1500. El ala es de una pieza con tapas de mástil de 27 pies de largo, hechas a medida. en un tiempo por Alcoa para Pazmany para vender a constructores. Rediseñó el larguero para convertirlo en un larguero construido que el constructor podía hacer después de que los constructores se quejaran del costo de 800 dólares (en 1970, alrededor de $4000 en la actualidad).
@PeterKämpf, en realidad, el aspecto más interesante de este avión es la pareja balanceo/guiñada sorprendentemente débil, una especie de planeador. Hay una cantidad normal de diedro y esperaría que un buen derrape produzca suficiente velocidad de balanceo para que el avión sea razonablemente controlable solo con el timón. Pero simplemente se va de lado y rueda muy lentamente hacia el ala baja. No querrías tratar de controlar el avión cerca del suelo solo con el timón. Afortunadamente, el enlace de control de alerones tiene un diseño a prueba de fallas en la medida en que puede desconectar un extremo de barra en cualquier ubicación y aún tener un alerón.
¡Gracias por la amplia información! La página que vinculó dice que el PL-1 tenía incluso menos diedro. Como diseño de ala baja, debería tener un balanceo débil inducido por guiñada y esos 5° son bastante normales: el Me-109 tenía 5,75°.
Eso tiene sentido. Aprendí a volar a mediados de los años 70 en un Piper Cherokee, que tiene 7 grados y eso y la relación de aspecto baja le daría un poco más de velocidad de balanceo al derrapar. El PL-2 comienza a rodar si lo derrapas, eventualmente, pero hay un gran retraso y creo que la masa de combustible es la causa del retraso. En cuanto a la estabilidad lateral, parece perfectamente adecuada y mantiene las alas niveladas bastante bien una vez que se ajusta lateralmente, con aire suave. El movimiento de la cola en las protuberancias es notable y parece carecer de un área de aleta fija. Muchos de ellos tienen aletas dorsales añadidas.

Solo sé que forma un tabique vertical que impide que el flujo de aire pase de la superficie inferior (sobrepresión) a la superficie superior (depresión). En algunos parapentes, esta partición también sirve como "zapato" para proteger la aleta cuando el ala está en el suelo. se puede utilizar en algunos aviones como tanques adicionales. Fouga-Magister, Cessna 320, Learjet 23, etc... y me parece que el peso al final del ala compensa el esfuerzo de flexión hacia arriba debido a la sustentación.

este