¿Por qué el centro de presión (¿arrastre?) se mueve hacia adelante cuando se pasa de transónico a supersónico?

El centro de presión no se mueve hacia adelante cuando se hace la transición al vuelo supersónico, sino hacia atrás. Permítanme comparar la distribución de presión alrededor de un perfil aerodinámico sub y supersónico, y la razón debería ser obvia:

Primer flujo subsónico, que muestra un Eppler 502 con un ángulo de ataque moderado (3°):

Y aquí hay un perfil aerodinámico rómbico en flujo supersónico, copiado de esta respuesta :

Si bien la diferencia de presión entre el lado superior e inferior es más alta cerca del borde de ataque en el flujo subsónico y disminuye cuanto más se retrocede, la diferencia de presión entre ambos lados es constante sobre la cuerda en el caso del perfil aerodinámico supersónico. Un perfil aerodinámico rómbico sin curvatura es el caso más simple: la presión salta cuando el aire pasa a través de un amortiguador y baja cuando pasa a través de un ventilador de expansión. En el medio, la presión es constante porque la inclinación local de la superficie no cambia.

Como consecuencia, el centro de presión está cerca del cuarto de punto en flujo subsónico y en la mitad de la cuerda en flujo supersónico (cuando se desprecian los efectos de punta).

Incluso en vuelo transsónico, cuando el flujo supersónico local retrasa el aumento de presión , el centro de presión comienza a retroceder. Esta es la razón del cabeceo hacia abajo que se experimenta cuando se acelera por encima del número de Mach crítico , que se llama Mach tuck .

OK, ahora olvidé mencionar el centro de arrastre hasta ahora. Es de menor importancia porque la fuerza de arrastre es mucho menor que la fuerza de sustentación. El concepto es el mismo: sume todas las contribuciones de arrastre y encuentre el punto donde una fuerza discreta aplicada en la dirección del arrastre tiene el mismo efecto. Mientras que el centro de presión simplemente suma toda la presión (e incluye las porciones que contribuyen al arrastre), el centro de arrastre mezcla los efectos de corte y presión y observa la fracción que actúa en la dirección del flujo.

Al pasar de un vuelo transónico a un vuelo supersónico, el centro de presión (CP) en realidad se mueve hacia atrás.

A medida que la superficie aerodinámica se mueve por el aire y entra en velocidades transónicas, comienzan a formarse ondas de choque; lo que provoca un aumento de la presión en la región de la onda de choque. Este aumento de presión contribuye a que se concentre el centro de presión (CP).

Ahora, a medida que el perfil aerodinámico va más rápido (hacia lo supersónico), dejará atrás la onda de choque y, por lo tanto, moverá el CP hacia atrás.

El centro de presión es el punto en el que la sustentación actúa sobre las alas de un avión (piénselo como si ejerciera presión sobre las alas para moverlo hacia arriba)

El Centro de Gravedad es todo lo contrario, es el punto en el que la gravedad actúa sobre el cuerpo de un avión tirando de él hacia abajo. Si tiene un avión con el morro pesado, entonces su centro de presión está detrás de su centro de gravedad (empujando el morro hacia abajo y la cola hacia arriba)

No he oído hablar del Centro de arrastre, pero no asuma que es el Centro de presión, ya que el Centro de presión se relaciona con la sustentación, no con el arrastre.