¿Por qué el F-15 tiene un borde de fuga inclinado hacia atrás en las puntas de las alas?

El ala del F-15 tiene una característica curiosa: un borde de fuga inclinado hacia atrás cerca de las puntas de las alas, junto con una parte interior del ala sin inclinar.

F-15 con las puntas de las alas en un círculo

(Modificado de https://en.wikipedia.org/wiki/McDonnell_Douglas_F-15_Eagle )

Esta característica no está presente en aviones de combate comparables de series para adolescentes (por ejemplo, el F-16):

F 16

( https://en.wikipedia.org/wiki/General_Dynamics_F-16_Fighting_Falcon )

Muchos aviones de fabricación soviética (p. ej., las familias MiG-25, -29 y Su-27) parecen utilizar un borde de salida en flecha. Sin embargo, todos estos cazas tienen un barrido constante en el ala, no dos secciones de barrido diferente como el F-15.

Su-27( https://en.wikipedia.org/wiki/Sukhoi_Su-27 )

Entonces, ¿por qué el F-15 tiene una característica tan aparentemente única (es decir, un borde de fuga con dos secciones de barrido diferente)? Claramente, sus diseñadores deben haber pensado que tenía algún propósito; supongo que no lo habrían agregado como mera decoración.

EDITAR: para aclarar, mi pregunta busca las razones físicas por las que el borde posterior de la punta del ala tiene un barrido hacia atrás, no por qué las alas están recortadas en un ángulo oblicuo o una cita de precedente histórico.

EDIT 2: También me gustaría una respuesta bien fundamentada, si es posible.

Siempre me he dado cuenta de esto, pero nunca lo pensé lo suficiente como para preguntar por qué, así que gracias por publicar esto.
Parece un intento de aumentar un poco la relación de aspecto (en comparación con delta). F16 es un avión más lento y tiene menos ángulo de barrido, por lo que la relación de aspecto es inherentemente más baja. La separación de flujo es fuerte en un AoA alto, por lo que no desea que la raíz del ala sea demasiado larga (o una relación de aspecto demasiado baja) en un caza, a menos que haya un generador de vértices como canard wing strakes (que F16 tiene y F15 no), (no seguro si la adición del controlador de vértice es la razón entre el ángulo del borde de fuga del SU-27 y el SU-57, ¿quizás?)
@theunamedguy Esos y los dientes de perro en el Hstab parecen ser un esfuerzo para mejorar el alto rendimiento de AOA. Tenga en cuenta que también cambió ligeramente el ángulo de la superficie de control del alerón, quizás en un esfuerzo por desviar las turbulencias de la cola. Una cuerda de punta de ala más larga aumentaría el AOA de pérdida.
Muchos aviones tienen alas con bordes de fuga en flecha. También podría preguntarse por qué la parte interior del borde de fuga del ala del F-15 NO se barre, dado que la parte exterior del borde de fuga del ala del F-15 SÍ se barre. De acuerdo, el barrido del borde de fuga puede ser menos común en un ala con forma de delta como el ala del F-15, pero aun así... Mire la vista en planta del ala del F-4 aquí. Veo un borde de salida barrido -- en.wikipedia.org/wiki/McDonnell_Douglas_F-4_Phantom_II#/media/…
@quietflyer Ese es un buen punto y en realidad es lo que estaba buscando. Supongo que mi pregunta se expresa mejor como: ¿por qué el ala del F-15 tiene un barrido de borde de fuga variable a lo largo de su envergadura? Lo editaré para reflejar esto.
Si eso es lo que tiene en mente, el barrido TE variable, entonces esta publicación tiene información muy buena.

Respuestas (3)

La punta del ala del F-15 tiene una configuración de punta "inclinada", lo que aumenta la sustentación y disminuye la resistencia. 1 [ comparación de ala en flecha con punta de ala inclinada] 2

Este es el diseño decidido por la USAF después de descubrir varias deficiencias de diseño durante la prueba de vuelo inicial, que incluían deficiencias aeroelásticas (flexión de las alas) y efectos aerodinámicos (golpes). "A principios de junio de 1974, la Fuerza Aérea voló la configuración de punta "rastrillada" y quedó completamente satisfecha con las características de buffet de la configuración". La saga del F-15 Wingtip

La respuesta real es sencilla. El ala del F-15 originalmente era solo un ala en flecha con una relación de conicidad dada que resultó en un borde de fuga ligeramente en flecha. La parte interior se enderezó solo para simplificar la aleta. Debido a que la bisagra de la aleta ahora estaba perpendicular al fuselaje, el extremo de la aleta estaba efectivamente sellado contra las "plumas" del fuselaje. Esto aumentó significativamente la efectividad del colgajo.

Las puntas de las alas estaban inclinadas porque estaban desarrollando más sustentación de lo esperado y provocando una ligera sobrecarga en las alas. La inclinación redujo ligeramente el área del ala y, debido a la "camber cónica" incorporada, también se incrementó el lavado efectivo, lo que resolvió un problema de separación del flujo de aire en condiciones de alta carga. Así que 2 pájaros de un tiro.

Lo anterior fue de los primeros libros (1970) publicados sobre el F-15.

"La inclinación redujo ligeramente el área del ala y, debido a la "camber cónica" construida en el lavado efectivo, también se incrementó". Sería genial si pudiera explicarse un poco más qué es la "camber cónica" y cómo se relaciona con "lavado efectivo". Incluso solo un enlace o dos ayudarían. Sin embargo, parece ser una gran respuesta incluso tal como es.

No estoy seguro acerca de la aerodinámica/física de núcleo duro que está tratando de explicar, pero en pocas palabras, la punta del ala curva no "sangra" tanta energía/velocidad en vuelo de alto AOA/lucha de giro, como la punta Delta pura y afilada. Me lo explicó el piloto de pruebas del F-15.

Puede desarrollar su respuesta, al menos agregando una breve explicación de por qué se observa este fenómeno, y mucho mejor agregando enlaces a lecturas más detalladas.
¿Por qué el F-15 tiene un borde de fuga inclinado hacia atrás en las puntas de las alas?
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