El borde de fuga y el perfil aerodinámico apuntan principalmente hacia abajo. ¿Hay alguna razón para eso? El lavado hacia abajo aumenta la resistencia y el lavado hacia abajo se debe a la dirección del aire que apunta hacia abajo. Si el borde de fuga se hace horizontal (o tal vez apuntando hacia arriba), pueden producir menos lavado hacia abajo y aún se puede satisfacer la condición de Kutta .
¿Cuáles son las razones específicas de esta forma?
Tiene razón, el borde de fuga no necesita apuntar hacia abajo. Tome perfiles aerodinámicos simétricos: aquí el borde de fuga corre paralelo a la cuerda del perfil aerodinámico. O tome perfiles aerodinámicos reflejos (como el HQ 34 del planeador sin cola SB-13 ): aquí el borde de fuga apunta hacia arriba, y aún así este avión vuela.
Pero para crear sustentación con la menor resistencia posible, ayuda que el borde de fuga apunte ligeramente hacia abajo. ¿Por qué? Porque entonces será menos en el camino del flujo local deseado. La sustentación se crea acelerando el aire hacia abajo . El ala desvía el aire que fluye sobre ella y el borde de salida debe reflejar este ángulo de desviación.
Pero, como siempre, demasiado no es bueno: el perfil aerodinámico Eppler 417 del planeador SB-7 era un diseño extremo con demasiada inclinación trasera . Se dice que los pilotos aún podían limpiar las gotas de lluvia cerca del borde de fuga después de aterrizar cuando habían cruzado una lluvia una hora antes. Esto significa que el flujo de aire se separó mucho antes del borde de salida en la superficie superior, y las gotas de lluvia no serían arrastradas por el flujo separado. La separación del flujo aumenta la resistencia, y este efecto muestra que la forma del Eppler 417 tenía demasiada inclinación hacia abajo en el borde de salida.
Si el avión es grande y pesado, la curvatura trasera de su perfil aerodinámico puede ser más alta; a continuación se muestra un caso extremo. Este es un perfil aerodinámico supercrítico temprano diseñado por McDonnell-Douglas, y la parte trasera altamente combada le permite integrar flaps Fowler muy efectivos . Los flaps ayudan porque permiten cambiar la dirección en la que apunta el borde de fuga: los coeficientes de sustentación bajos no requieren deflexión de flaps, o incluso ángulos de flaps negativos en planeadores, y cuanto mayor sea el requisito de sustentación, más se extenderán los flaps, apuntando. cada vez más hacia abajo.
Lo mismo es cierto para las superficies de control: dependiendo del cambio de elevación deseado, su borde posterior apuntará hacia arriba o hacia abajo. Vea a continuación un ejemplo en el que tracé la distribución de presión para tres desviaciones de flaps en un gráfico. La presión de la superficie superior e inferior se muestra mediante líneas codificadas por colores, y las líneas inferiores pertenecen a la superficie inferior. Las líneas discontinuas muestran la presión no viscosa y las líneas continuas la distribución de la presión con efectos de fricción agregados. Cuanto más anchas estén separadas dos líneas del mismo color, más elevación se crea. Tenga en cuenta el gráfico de contorno a continuación, que sigue el esquema de color de los gráficos de presión.
Si hay ranuras para revitalizar el flujo, los ángulos de borde de fuga extremos son posibles y ayudan a crear mucha sustentación a baja velocidad, lo que ayuda a los aviones a entrar en aeródromos pequeños. Vea a continuación los flaps de tres ranuras del Boeing 727 , que fue diseñado para el tráfico regional desde y hacia pequeños aeropuertos.
Esta pregunta analiza diferentes formas de explicar por qué las alas generan sustentación. La explicación de Newton (las alas suben empujando el viento hacia abajo) puede explicar por qué el borde de fuga de un ala apunta hacia abajo. Esto aumentará el ángulo en el que el aire se dirige hacia abajo y, por lo tanto, aumenta la sustentación.
El lavado hacia abajo aumenta la resistencia y el lavado hacia abajo se debe a la dirección del aire que apunta hacia abajo. Si el borde de fuga se hace horizontal (o tal vez apuntando hacia arriba), pueden producir menos lavado hacia abajo y aún se puede satisfacer la condición de Kutta.
Hay una razón muy importante por la que no queremos intentar disminuir la cantidad de flujo descendente que generan las alas: ¡la cantidad de flujo descendente es igual a la cantidad de sustentación!
Un avión en vuelo recto y nivelado debe producir una cantidad de flujo descendente igual a su propio peso. Si produce menos flujo descendente que eso, caerá. No hay forma de evitarlo.
De qué manera los "puntos" del borde posterior están relacionados con el ángulo de ataque en vuelo, no de la forma en que alguien podría haber dibujado arbitrariamente una imagen de sección.
Si alguna vez ha visto un avión volando boca abajo (en relación con el flujo de aire), incluso entonces, el borde de fuga sigue apuntando hacia abajo, a pesar del ala invertida.
Siempre apunta hacia abajo, porque esa es la única forma de generar la sustentación necesaria para contrarrestar el peso de la aeronave. Incluso si inventó su propio borde de fuga que apunta hacia los lados o hacia arriba, el flujo de aire en sí tendrá que "bajar" después de la obstrucción que colocó allí, si la nave va a volar.
Las formas de las alas generalmente se optimizan utilizando Navier-Stokes para encontrar formas que produzcan sustentación con poca resistencia, y esas ecuaciones producen los mejores resultados con el borde de fuga hacia abajo.
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