¿Hay una relación máxima de elevación a arrastre?

Con la tecnología actual, la L/D podría subir a 70 o 75, y aumentar más requeriría una envergadura de alas casi imprácticamente grande. Los planeadores necesitan volar en círculos cerrados para aprovechar las corrientes ascendentes, y cuanto mayor sea la envergadura, mayor será la diferencia de velocidad entre el ala interior y exterior. Además, aterrizar un ala tan ancha sin dejar caer la punta del ala será muy difícil. Las alas más pequeñas con una relación de aspecto alta tendrán una longitud de cuerda baja, lo que lleva a un número de Reynolds más pequeño , lo que se traduce en un fuerte aumento de la resistencia a la fricción si se aumenta la relación de aspecto sin aumentar el área del ala. Por lo tanto, solo ayudará agregar la envergadura del ala, y esto se topa con una pared blanda más allá de los 30 m de diseños como el Eta . Además, el límite de masa actual de 850 kghará que los aviones más grandes no sean atractivos para los pilotos de competición.

Se afirma que el Concordia (¡pdf!) tiene una L/D cercana a 75, pero a lo largo de los años he aprendido a ver las predicciones teóricas como invariablemente optimistas, y el rendimiento realista, con errores en el ala y todo, nunca estará a la altura. el ideal esperado.

Werner Pfenniger propuso utilizar la laminarización de la capa límite por succión (¡pdf!) para reducir la fricción y los diseños de planeadores propuestos con relaciones L/D superiores a 100. Las turbinas en las puntas de las alas impulsarían las bombas de succión, por lo que seguirían siendo aviones sin motor. Pero hasta ahora nadie se ha atrevido a convertir sus visiones en realidad.

Mientras que la laminarización evita el aumento del arrastre por fricción de una capa límite turbulenta, una pared móvil eliminaría por completo las pérdidas viscosas. Ahora, la generación de fricción es entre la pared móvil (podría ser una lámina tensa que corre entre dos cilindros en el extremo delantero y trasero del ala) y la estructura fija. Con los materiales actuales no hay esperanza de reducir la resistencia de esta manera, pero quién sabe qué trucos serán posibles en el futuro.

Una razón de planeo de 100 o más parece bastante improbable en los próximos 50 años.

Con cualquier medida del rendimiento de una aeronave, debemos comenzar con la sección aerodinámica. Todos los perfiles aerodinámicos razonables del mundo real comienzan con una mejor L/D de aproximadamente 120:1. Esto se debe a que, con un perfil aerodinámico comprobable, normalmente tiene una combinación óptima de Cl = 1,2 y Cd = 0,10; de ahí la L/D de 120:1 (léase "Abbott y Von Doenhoff" para más consideraciones teóricas y prácticas).

A medida que agrega el arrastre de componentes extraños a su avión como: cabinas, ruedas, superficies de control, suciedad, puertas, cabezas de tornillos, antenas, puntas de alas, ventilación, costuras de paneles, etc.; se elimina la mejor configuración posible L/D. Para aviones como el transbordador espacial, terminará con una L/D de menos de 5:1 (de ahí la frase "Flying Brick"). Un avión de aviación general típico, por otro lado, tiene una L/D de aproximadamente 9:1. Para un planeador sofisticado en el que se presta una atención extrema a los detalles, la configuración sufre solo una pérdida de rendimiento del 50 % y alcanza la mencionada L/D de 60:1. Sin duda, es posible un mayor rendimiento, pero es probable que sea de naturaleza incremental.

El punto de partida en el diseño de un avión a menudo establece la configuración inicial de tal manera que la resistencia por fricción del revestimiento del ala sea igual a la resistencia matemática inducida por la sustentación. Siguiendo ese cálculo, comenzamos a ajustar las cosas hasta que surge una configuración aceptable. Cuanto más realista sea la primera suposición, antes emergerá la configuración.

Al evaluar conceptos avanzados como la succión o el soplado de la capa límite, el costo de rendimiento de alimentar las bombas de aire a menudo se ignora en las pruebas; como es la realidad de que muchos poros microscópicos se obstruyen rápidamente y se vuelven ineficaces, así que tenga cuidado al tomar los datos de rendimiento del control de la capa límite al pie de la letra.

En términos generales, la relación L/D está limitada por la relación de aspecto del ala (su longitud con respecto al ancho de la cuerda) y la fricción de la superficie del ala (razón por la cual la escarcha/hielo en el ala es algo malo: aumenta drásticamente fricción de las alas).

Sí, puede tener un L/D tan alto como desee. Pero no creo que le guste volar en superfluido de helio líquido miliKelvin que tiene una viscosidad cero...

Los coeficientes de sustentación y arrastre se definen con una presión fija y uniforme. Por lo tanto, la gravedad y el principio de Arquímedes no deberían estar involucrados en este tema. La máxima relación sustentación-resistencia se obtiene con alas infinitas. La optimización de superficie aerodinámica 2D con algoritmo genético brinda la siguiente optimización para la relación sustentación/resistencia: 1/0.00166/0.002=300 000

https://optimization.mccormick.northwestern.edu/index.php/Wing_Shape_Optimization

Este es un límite teórico, por supuesto... que no tiene mucho sentido en el mundo real actual con alas finitas, turbulencia en aire despejado, rugosidad de la superficie, agua en las alas, etc...