¿Qué es la "regla del área"?

Es posible que haya oído hablar de la distribución de sustentación elíptica que minimiza la resistencia inducida para un tramo y una sustentación determinados. La determinación del área es similar, pero aquí se trata de la distribución longitudinal de las áreas de la sección transversal de un plano, y minimiza la resistencia de la onda a Mach 1.

La primera imagen es de una patente de Junkers de 1944: Junkers descubrió en 1943 que la resistencia transsónica se puede minimizar cambiando las partes de un avión. En este caso fue el EF-122, un proyecto de investigación que se convirtió en el Ju-287. Las carrocerías más fáciles de cambiar eran las góndolas del motor, por eso el producto final tiene ubicaciones de motor tan extrañas. El dibujo muestra varias secciones transversales sombreadas a lo largo de líneas que llevan números romanos: Trace la suma de todas las áreas a lo largo de cada línea sobre la coordenada de longitud de la aeronave y obtendrá una distribución que debe optimizarse de modo que tenga el área máxima para los gradientes más pequeños.

La siguiente imagen muestra cómo se ven esas parcelas. Esto es de una fuente diferente, por lo que muestra combinaciones genéricas de ala y cuerpo. A la izquierda hay un avión con un fuselaje en forma de carrocería Sears-Haak . Un cuerpo Sears-Haak es una forma óptima para el volumen más grande con un arrastre de onda dado y fue descubierto por Wolfgang Haak en 1941 y nuevamente por William Sears en 1947. Las alas se colocan en la parte superior y alteran la distribución del área al crear una protuberancia en la mitad.

El gráfico de la derecha muestra lo que se puede lograr teniendo en cuenta todas las partes del avión. La diferencia se muestra en el gráfico central pequeño.

Cómo se hace: quita del fuselaje lo que agregan las alas. El resultado es un fuselaje que parece una botella de coca cola. También puede agregar cuerpos Küchenmann; Los aviones más antiguos tienen muchos de ellos. Fíjate especialmente en fuselajes como los del Blackburn Buccaneer , o colas en T como las del Illjushin Il-62 o el Tupolev Tu-154 . Hoy en día, elementos como los pilones de los motores o los carenados de los flaps se utilizan como carrocerías de Küchemann para suavizar la distribución del área longitudinal y, si observa detenidamente, verá la técnica de la botella de coca cola en el fuselaje alrededor de la cola horizontal de muchos aviones. No vuelan a Mach 1, pero lo suficientemente cerca como para que la regla de área ya marque la diferencia.

El dibujo a continuación muestra el concepto general y la magnitud de la reducción de la resistencia que se puede lograr:

En esencia, la regla del área es una regla general del diseño de aeronaves que prohíbe cambios abruptos en el área de la sección transversal de una aeronave de un punto a otro en su eje longitudinal, ya que esto crearía áreas de baja presión en el flujo de aire circundante que literalmente mantendrían el avión hacia atrás, reduciendo su velocidad a través de la resistencia aerodinámica. La regla del área a veces se denomina "regla del área supersónica", ya que tiene más importancia a velocidades transónicas y supersónicas.