Para los aviones de pasajeros, ¿cómo se justifica un ala en flecha sobre un ala delgada?

Para una velocidad dada, un ala en flecha es una alternativa más gruesa que un ala recta y delgada. ¿Pero por qué? ¿No alarga el barrido el ala y la hace más pesada? ¿Se elige el ala en flecha para el volumen adicional del tanque de combustible?

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¿Podría cuantificar la justificación? Como, digamos que tenemos este haz de profundidad x............

Usted agrega una edición a su pregunta, yo agrego una edición a mi respuesta.

Respuestas (2)

Sí, el barrido hace que un ala sea más pesada y menos eficiente. Pero hacer que el perfil aerodinámico de un ala recta sea más delgado genera rendimientos decrecientes y también aumentará la masa.

Dado que un ala delgada necesita crear la misma sustentación que una más gruesa, solo se puede abordar el aumento de velocidad local debido al grosor haciendo que el perfil aerodinámico sea más delgado. El aumento de velocidad necesario para la creación de sustentación debe mantenerse, por lo que la contribución del grosor se convierte en un factor menor para las alas. Sin embargo, un ala más delgada requiere un larguero más pesado para transportar las mismas cargas de sustentación, por lo que el ala más delgada debe crear más sustentación para transportar ese peso adicional. Ahora, un mayor adelgazamiento aumentará el aumento de velocidad de la sustentación, lo que consumirá las ganancias del adelgazamiento del ala.

Si observa las ecuaciones de peso paramétrico para las alas de los aviones, el grosor relativo en la raíz del ala d es parte de ellos y generalmente ocurre en un factor como

metro W i norte gramo ∝ 1 d 0.36
Ahora bien, es importante recalcar que esto es válido para el rango de espesores del que se ha derivado esa relación, algo entre d = 14% y 16%. Si cae por debajo del 14 %, lo más probable es que el exponente suba, ya que la masa del mástil solo debe ser proporcional a 1 d y se vuelve más dominante cuanto más delgada se vuelve el ala. Pero si el grosor de la raíz se reduce del 15 % al 14 %, eso significa que nos mantenemos dentro de los límites del modelo estadístico, el aumento de la masa del ala debería ser del 2,5 %.

El mismo modelo da la influencia del barrido en la masa del ala como

metro W i norte gramo ∝ 1 C o s φ 0.57
Basado en un barrido del ala de 40°, cada disminución en el grosor del larguero del 1% requiere una disminución del barrido de aproximadamente 2,9° para mantener constante el peso del ala, según esa relación. Si esa disminución del espesor del 1% le permite desbarre el ala 3° o más, sale adelante.

Como siempre, un compromiso es la mejor solución. Los aviones de pasajeros de la era de las hélices tenían alas más gruesas que los aviones a reacción . Algún barrido y alguna reducción de espesor permitirán empujar el número de Mach crítico al valor más alto . El volumen del tanque es de hecho un factor importante y es responsable de las relaciones de aspecto comparativamente bajas de los primeros aviones a reacción.

¿Cambia también el exponente de la segunda ecuación?
@Abdullah Todos estos exponentes dependen en gran medida de la composición de la ecuación. Cuando, por ejemplo, la velocidad de inmersión es parte de la combinación, ayuda a "ocultar" la influencia del barrido, ya que ambos están estrechamente relacionados. Entonces, el exponente ya cambiará entre ecuaciones (Roskam - Douglas - Boeing - Datcom - LTH, y estoy seguro de que los rusos también tienen su propia versión) e igualmente cuando se usa una combinación diferente de aviones.

Además, debe pensar que el aire no golpea el ala en un ángulo de 90* con respecto al borde de ataque en un ala en flecha. La forma de las nervaduras del ala no es necesariamente la forma con la que el aire está en contacto. Probablemente va a ser un viaje más largo que la forma de la costilla en ciertas áreas del ala, como cerca de la punta, donde tanto los bordes de ataque como los de fuga tienen algo de barrido.

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