¿Los paneles solares en el ala de un avión aumentarían la resistencia?

Si un UAV de pequeña escala (envergadura <2 metros) tuviera que equiparse con paneles solares en sus alas para tener más energía disponible, ¿la adición de estos paneles causaría un aumento en el coeficiente de resistencia y, en consecuencia, en la resistencia aerodinámica de la aeronave?

Aunque sería necesario realizar pruebas en el túnel de viento para determinar el cambio exacto en la resistencia, ¿se puede anticipar teóricamente un cambio en la resistencia debido a estos paneles solares? Además, ¿la variación mínima en el espesor de la superficie a causa de los paneles dará como resultado lo mismo?

El espesor del panel solar es del orden de micrómetros.

¿En qué tipo de paneles solares estás pensando? Por supuesto, si no son tan suaves como el ala, agregarán resistencia. Ponerlos debajo de un material transparente que siga la forma aerodinámica evitará ese problema.
Me refiero a las células solares basadas en silicio monocristalino, que son bastante suaves. De hecho, seguirían la forma del perfil aerodinámico. Deseo saber en qué medida aumentaría la resistencia en comparación con los valores de resistencia obtenidos con software de simulación como XFLR5.
Al agregar resistencia, ¿también se referiría a la resistencia inducida que vendría junto con tener alas más pesadas? Asumiendo, por supuesto, que haría las alas más pesadas...
Me refería principalmente al arrastre del parásito. No he considerado la posibilidad de arrastre inducido, ya que la adición de peso sería mínima. Además, ¿no se reduciría el coeficiente de sustentación, lo que a su vez reduciría la resistencia inducida?
Dependería del diseño del perfil aerodinámico. Pero si el perfil aerodinámico permanece sin cambios y se agrega peso, el AoA tendrá que aumentar para lidiar con eso. Y eso aumentará la resistencia inducida, así que... Pero si la diferencia de peso es mínima, realmente no me preocuparía.
¡Gracias por tus ideas! ¿Qué diría sobre el cambio en la resistencia parasitaria, si es que hay alguno?
Necesitas ser más específico. Si el contorno y la superficie de la superficie aerodinámica no cambian, no habrá cambios en la resistencia. El peso no juega un papel aquí (y en cualquier caso, no hay suficiente información en la pregunta para considerar los muchos factores que podrían jugar un papel).
El panel solar se está colocando en la superficie del ala. Naturalmente, seguirá el contorno del ala. El grosor del panel es del orden de micrómetros, por lo que estará presente una variación microscópica en el grosor del perfil aerodinámico. Con base en esta información, mi pregunta es si se puede concluir que la resistencia parasitaria aumentará.
Tenga en cuenta que la cantidad de energía obtenida de esta manera será insignificante para cualquier embarcación que no sea un planeador: aproximadamente 250 W / m ^ 2. Es suficiente para hacer funcionar un automóvil hipereficiente, como en el "World Solar Challenge".

Respuestas (1)

No, suponiendo que la geometría del ala y el coeficiente de fricción del material en la superficie del ala no cambien. Por lo tanto, cambiar una sección de revestimiento de aluminio o fibra de carbono en el ala por una sección de plexiglás o vidrio de silicato debajo de la cual se colocan las células solares, en igualdad de condiciones, tendrá un efecto insignificante en la resistencia.

Sin embargo, al hacer algo como esto, todas las demás cosas no son necesariamente iguales. En primer lugar, el borde entre el material de la piel normal y la celda solar no puede ser una transición perfectamente uniforme; en algún nivel de aumento, habrá una costura notable que se reflejará como un aumento en la "aspereza" de la superficie de las células solares con en comparación con las que no tienen. Si bien es distinto de cero, es probable que sea insignificante si las partes del ala están bien ajustadas.

En segundo lugar, es probable que haya un cambio en la masa al quitar una capa delgada de revestimiento de aluminio, fibra de carbono o polímero y reemplazarla con plexiglás con células solares debajo (más el cableado de alimentación, los convertidores y otros componentes adicionales que de otro modo no necesitarían existir). Clásicamente, eso no tiene ningún efecto sobre la resistencia, pero cambiará los cálculos de impulso que afectan la importancia de la resistencia y también, como se dijo, las masas más pesadas requieren ángulos de ataque más altos para aumentar la sustentación y el contrapeso, lo que aumenta la resistencia inducida como efecto efectivo. la forma de la superficie aerodinámica que corta el aire cambia para presentar una sección transversal más grande. Los momentos de tensión del ala también se verán afectados ya que la distribución del peso del avión entre el fuselaje y las alas ha cambiado.

Por último, habrá una diferencia distinta de cero en la rugosidad de la superficie entre la mayor parte de la piel o revestimiento y las células solares. Por ejemplo, un acabado mate como el que tienen algunos aviones es rugoso por definición para proporcionar diferentes planos reflectantes para dispersar la luz. Desea una superficie muy pulida en las células solares para minimizar la pérdida de energía a través de la capa exterior. Incluso si la mayor parte de la aeronave está finamente pulida, hay una diferencia en qué tan fino puede ser el pulido de varios materiales; cuanto más dura sea la superficie, más fácil será obtener un pulido fino.

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