¿Cuánto calentamiento aerodinámico soportan los aviones de pasajeros?

En base a la fórmula ya mostrada en esta respuesta , podemos calcular la TAT (temperatura total del aire), que es la temperatura alcanzada en el punto de estancamiento ¹ , a partir de la SAT (temperatura estática del aire) y el número de Mach:

El gráfico resultante de TAT frente al número de Mach en el SAT de -56,5 °C (tropopausa ISA) se muestra a continuación:

Como puede ver, un avión subsónico (asumí Mach 0.85) aún experimentará temperaturas bajo cero. Sin embargo, el Concorde estaba alcanzando temperaturas de alrededor de 120 °C a una velocidad de crucero de Mach 2,02. Esto ya estaba cerca del límite:

Temperatura total máxima (TMO): 127 grados Celsius (en la nariz)

^{( Actuación Concorde )}

Como se solicitó en los comentarios, aquí hay un rango de velocidad más grande que incluye el SR-71:

La temperatura podría llegar a casi 400°C a Mach 3.2 (¿ Cuál es la verdadera velocidad máxima del SR-71? ), pero tenga en cuenta que el SR-71 usaba combustible para enfriar la piel (el parabrisas era la parte más caliente a 316°C según Wikipedia .

¹ El TAT lo mide la aeronave con una sonda que lleva el aire a reposo con respecto a la aeronave (estancamiento). Por lo tanto, la energía cinética del aire se convierte en energía térmica, elevando la temperatura. La temperatura de la superficie de la aeronave en los puntos donde no se produce estancamiento será a una temperatura más baja. Gracias a Peter Kämpf por señalar esto.

El cambio de temperatura es relativamente menor, pero la temperatura total del aire siempre es mucho menor que la temperatura estática del aire en vuelo, debido a la fricción de la superficie.

Pude aumentar la temperatura del combustible en los tanques externos, cuando la recirculación de combustible no era suficiente para aumentar la temperatura del combustible en las latitudes del norte, aumentando la velocidad de crucero por un pequeño margen. Es interesante ver los resultados. El cambio no es rápido ni grande, pero suficiente para mantener la temperatura del combustible fuera del límite inferior (donde ocurre la gelificación), en ciertos casos.

Por lo general, la TAT (temperatura total del aire) será unos 30 grados C más cálida que la temperatura estática del aire exterior (SAT), para aeronaves típicas de categoría de transporte (no supersónicas), que operan en la base del rango transónico (0,80 M1 o superior). ).