Al diseñar un avión destinado a navegar a velocidades transónicas (o velocidades supersónicas), escuché que uno debe mirar las isobaras en el ala principal para evaluar si la forma, el ángulo de barrido y otros parámetros aerodinámicos se eligen adecuadamente. También leí que la mejor configuración produce isobaras que son paralelas al borde de ataque. Ya sé que hay varias técnicas para alinear las isobaras con el borde de ataque (regla de área, adaptación del ángulo de barrido, cuidado extra en el diseño de la unión entre el fuselaje y el ala), pero ¿por qué esta configuración es mejor que otra? ¿uno? ¿Qué mejora?
Finalmente encontré varios argumentos para responder a esta pregunta de diferentes fuentes.
Número de barrido y Mach de Airbus
Este argumento se desarrolla en una revista de Airbus de 1985 . Para comprenderlo, es importante comprender el propósito del ala en flecha. Al barrer las alas principales, se introduce un ángulo entre el borde de ataque del ala y una línea perpendicular al eje del fuselaje. Consideremos dos aviones, uno con alas en flecha (A) y otro con alas rectas (B).
Uno de los parámetros más importantes es el número de Mach experimentado por las alas. Se mide normal al borde de ataque del ala, lo que significa que para los dos aviones que vuelan con el mismo número de Mach, el número de Mach visto por las alas de (B) es mayor que el visto por las alas de (A). Esto permite volar a mayor velocidad porque retrasa el gran aumento de la resistencia (divergencia de resistencia) y otros efectos relacionados con el número de Mach alrededor del perfil aerodinámico.
Sin embargo, si las isobaras del ala no están alineadas con el borde de ataque, están siguiendo un patrón de barrido menor que tiende a reducir los beneficios del ángulo de barrido del ala principal porque el ángulo de barrido efectivo es más pequeño y el número de Mach alrededor del El ala no debe calcularse normal al borde de ataque, sino normal a las isobaras cercanas al borde de ataque.
Desde un punto de vista teórico, incluso sería mejor tener isobaras no alineadas con el borde de ataque pero con un ángulo de barrido mayor. Sin embargo, esto nunca sucede debido a las condiciones de contorno en la raíz y la punta del ala.
Otras fuentes
Todo esto también se explica aquí .
Finalmente, esta última fuente también trata los asuntos pero no justifica la necesidad de que las isobaras sean paralelas al borde de ataque. Se ocupa más del choque en el ala y las formas de debilitarlo y así reducir la resistencia.
El objetivo de las isobaras paralelas en el ala es generar un flujo casi bidimensional.
Digamos que el diseño está configurado. Le diste forma al ala de una manera de 'forzar' que las isobaras fueran paralelas con el barrido: todo el tramo. Ahora (debe) tener la misma distribución de presión en cada perfil de su ala. ¡Esto facilita enormemente tus cálculos!
Ludovic C.
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Peter Kämpf