¿Por qué las alas en flecha son mejores para romper la barrera del sonido?

Se trata del número de Mach "efectivo" que ve el ala. En esencia, para un ala en flecha, el número de Mach que el ala 've' en lo que respecta a los efectos de compresibilidad es el número de Mach del componente de la corriente libre normal a la cuerda del ala:

(Fuente: stanford.edu a través de archive.org )

Al mover el ala hacia atrás, puede acercarse a la velocidad del sonido sin que el flujo supersónico pase por encima del ala (recuerde, un ala genera sustentación al acelerar el aire que fluye sobre ella, lo que reduce la presión, por lo que obtendrá un flujo supersónico sobre ella). el ala antes de la corriente libre es supersónica). Por supuesto, una vez que vuela supersónico, realmente no hay forma de evitar tener ondas de choque sobre el ala; sin embargo, puede reducir su fuerza con el barrido del ala.

Las alas en flecha son beneficiosas en regímenes de vuelo transónicos (M=0.8-1.2). En los regímenes de vuelo transónico, hay un aumento drástico en la resistencia (CD es más o menos constante hasta ese punto) debido a los efectos de la compresibilidad, que se manifiestan en regiones sónicas locales en el ala (el avión mismo puede estar volando a M= 0,78, aunque en algunas partes del ala, donde la presión es baja, las velocidades pueden volverse sónicas y supersónicas). Hay una gran cantidad de arrastre de onda en tales regiones. El ala en flecha esencialmente reduce la velocidad efectiva, por lo que el flujo permanece subsónico y no se forman choques sobre el ala, por lo que no genera grandes cantidades de resistencia. Echa un vistazo a cosas sobre el número de Mach crítico (número de divergencia de arrastre).

En general, las alas en flecha hacia atrás no son mejores para romper la barrera del sonido. De hecho, si ves el primer avión que rompió la barrera del sonido en vuelo horizontal (el Bell X-1), no tenía las alas en flecha. Y se desarrolló después de que se desarrollaron las alas barridas.

Lo que le sucede a las alas cuando te vuelves supersónico son ondas de choque que fluyen sobre las alas. Específicamente superficies de control. Si recibe ondas de choque sobre sus superficies de control, básicamente perderá el control.

Durante la Segunda Guerra Mundial, varios P-51 Mustang y P-38 Lightning se estrellaron después de no poder recuperarse de una inmersión. Ambos aviones tenían motores lo suficientemente rápidos como para llevarlos al 70% de la velocidad del sonido en vuelo horizontal. En una inmersión es totalmente posible que rompan la barrera del sonido. Y, de hecho, se especuló que eso fue lo que causó los accidentes. Los descansos de buceo se adaptaron a los P-38 para permitirles reducir la velocidad lo suficiente en una inmersión para recuperar el control.

Si desea continuar volando a Mach 1 o más, debe evitar que sus superficies de control entren en ondas de choque. Dado que las ondas de choque son generalmente de naturaleza cónica, básicamente tiene dos técnicas que puede usar:

1. Mueva el ala hacia atrás para que permanezcan dentro del cono de la onda de choque.

2. Haz tu nariz más larga para alejar la onda de choque de las alas (o alejar las alas de la onda de choque dependiendo de tu perspectiva).

Las respuestas de Jacob y Flanker son correctas. Ese es el número de Mach efectivo. Según recuerdo, ha sido detectado por Busemann. Las alas barridas pueden volar, por lo tanto, de forma subsónica según el número de Mach.

OK, uno puede volar también con alas rectas supersónicas, entonces uno necesita otras superficies aerodinámicas. Véase, por ejemplo, el caza estelar. Este es un diseño sin barrido porque Starfighter es un diseño estadounidense y Busemann era alemán.

Desventaja del barrido: uno tiene un desplazamiento de la capa límite y, por lo tanto, es casi imposible mantener el flujo laminar.
Ventaja del barrido: movimiento reducido del punto neutral en comparación con el ala recta cuando se pasa a supersónico. Por lo tanto, algunas máquinas con alas rectas se estrellaron porque los pilotos no pudieron recuperarse.

----Editar --- Barrido reduce el movimiento del punto neutral. El movimiento más bajo es visible para un ala delta. : Ver Schlichting/Truckenbrodt Band 2 P. 214/227 cap. 8 pict 8.59/8.70 (mi biblia). Por lo tanto, el barrido/delta reduce los problemas de control, lo siento.