Straight Wings VS Delta Wings, ala variable con capacidad de barrido hacia adelante [duplicado]

A baja velocidad, la clave para reducir la "resistencia inducida" es tener una relación de aspecto alta, es decir, desea alas que sean largas y delgadas. Piensa en planeadores. Ahora, por supuesto, estos no son fáciles de construir y, por razones totalmente prácticas, es posible que desee algo que sea más cuadrado que un planeador. Esa es una de las muchas compensaciones de ingeniería que requiere cada diseño de aeronave. Echa un vistazo a las alas esbeltas de este Q400:

Las cosas se vuelven más interesantes a medida que aumenta la velocidad.

Primero, cuando ingresa al área transónica por encima de alrededor de 450 mph, comienza a formarse una nueva forma de arrastre, el llamado " arrastre de onda ". La forma de reducir esto es hacer que el ala sea lo más delgada posible o, para ser más específicos, que tenga la menor curvatura en el borde superior e inferior. En última instancia, quieres un plato casi plano.

Ahora, por supuesto, la sustentación es generada por esa curvatura, así que eso es un problema. Y cuando intentas reducir esa curvatura para reducir la resistencia de las olas pero aún quieres la misma sustentación, entonces tienes que hacer que el ala sea más grande de adelante hacia atrás (piénsalo) y ahora tu resistencia inducida aumenta, y la fricción de la piel también. en la mayoría de los casos.

Entonces hay un truco. Si mueves el ala hacia atrás, el aire que fluye sobre ella recorre una distancia más larga. Entonces cree que el ala es más larga de adelante hacia atrás y tiene menos curvatura, y eso reduce la resistencia de las olas. Sin embargo, a bajas velocidades, el aire fluye suavemente sobre las curvas y ve el perfil original del ala. Entonces obtienes un ala gruesa que parece delgada. Mire este F-86, observe que las alas son bastante gruesas:

Ahora que te vuelves supersónico, las cosas cambian una vez más. En este caso, el arrastre se minimiza al tener el menor ancho posible. Entonces, para este tipo de diseños, desea alas cortas y rechonchas con mucha cuerda (de adelante hacia atrás) y termina con el F-104:

Ahora tienes un ala que es absolutamente terrible a bajas velocidades, y por esa razón, muchos F-104 se estrellaron mientras los pilotos intentaban seguir el ritmo del avión mientras aterrizaban a velocidades ridículas necesarias para mantener la cosa en el aire.

Los deltas son en su mayoría alas barridas con el interior relleno. Si desea ver un ejemplo que realmente ilustre esto, mire el English Electric Lightning:

Si rellenaran esa pequeña parte, sería un delta. Pero hay un truco que obtienes en un delta que no obtienes en un ala en flecha...

En ángulos de ataque muy altos, con el morro alto, el aire a lo largo del borde de ataque del ala puede generar un vórtice a lo largo del fuselaje. Si hay un ala debajo, esto genera sustentación. Mal, con mucho arrastre, pero levante. Entonces obtienes este pequeño efecto de un solo truco; esto funcionará muy bien a alta velocidad, pero también funciona bien a velocidades realmente bajas. Pero solo funciona si el vórtice está por encima del ala real, por lo que Lightning no obtuvo toda la ventaja aquí.

El problema con los deltas es que son grandes y pesados, pero también tienen más espacio en el interior para el combustible. Más compensaciones. Pero luego a alguien se le ocurrió una nueva idea: hacer un ala en flecha normal y luego agregar un poco de delta:

Incluso puedes ver los vórtices en esta imagen. En este caso, el pequeño trozo de delta se denomina "extensión del borde de ataque".

Las alas variables son simplemente un intento de poner todo esto en un solo avión. Gíralos hacia adelante y tendrás un ala larga y delgada como el Q400. Gírelos hacia atrás y tendrá un ala realmente en flecha o incluso un delta, y al mismo tiempo se reducirá el ancho. Así que ahora puedes ir rápido o lento. Solo pesa mucho.

El barrido hacia adelante es básicamente idéntico al barrido hacia atrás. En este caso, no se trata de elevación, sino de un intento de controlar algo llamado flujo longitudinal. Mira el ala de este MiG-17:

¿Ves esas placas de metal? Lo que sucede en un ala en flecha es que la forma hace que parte del aire se mueva hacia los lados. Esto es algo malo. Entonces, estas placas toman el aire que se mueve hacia los lados y lo redireccionan sobre el ala nuevamente. Lo mismo sucede en los deltas, mira la muesca en el CF-105, la misma idea:

Ahora, la idea aquí es que el viento sigue el borde de ataque del ala. Entonces, ¿qué sucede si lo barres hacia el otro lado? Bueno, entonces sigue el ala hacia el fuselaje y se detiene. ¡Listo, problema resuelto y sin placas ni muescas! El problema es que es realmente difícil hacer uno que no se rompa, por lo que no es común.

Las grandes diferencias entre un ala delta y un ala recta se reducen a pensar en ellos de dos maneras: relación de aspecto y barrido. Un ala delta va a tener una relación de aspecto pequeña (corta y rechoncha) además de barrido. Las alas rectas pueden tener una relación de aspecto pequeña (piense en un F-104) o una relación de aspecto grande (más como un U-2). Las alas delta tienen una alta resistencia inducida (no buena para vuelos lentos) pero tienen características favorables a alta velocidad (como baja resistencia de las olas). Las alas rectas pueden ser más fuertes porque pueden ser más fáciles de fabricar (esto es una generalización). Cuando los haces con una relación de aspecto alta, obtienes una menor resistencia inducida y un buen rendimiento a gran altitud, pero, por supuesto, hay desventajas. Puede tener aviones con alas en flecha que no sean alas delta (B-52) por razones como manipular el flujo en sentido longitudinal o mantener las alas fuera de las ondas de choque. Puede encontrar mucha literatura sobre diseño de alas; estos son solo algunos aspectos destacados. Un par de ejemplos de aeronaves de ala oscilante que hacen la transición de un vuelo recto a un vuelo muy barrido son los F-14 y los B-1B. El X-39 tenía un barrido hacia adelante (hacía que el avión fuera muy maniobrable) y voló con éxito, pero es difícil construir una estructura como esa para manejar cargas.