¿Cuáles son las ventajas de un ala con barrido hacia adelante sobre un ala con barrido hacia atrás?

Solo se han construido unos pocos aviones con alas en flecha hacia adelante. Lo más notable fue el X-29, que ha representado arriba. Rusia/URSS construyó uno más recientemente en 1997, el Sukhoi Su-47. Una de las mayores afirmaciones en cuanto a la superioridad o ventaja de un ala de barrido hacia adelante fue una mayor maniobrabilidad. Sin embargo, en el caso del X-29, como se indica en la Evaluación de las cualidades de vuelo del avión de investigación X-29A ,

La gran inestabilidad de cabeceo de la estructura del avión dio lugar a amplias predicciones de maniobrabilidad extrema. Esta percepción se ha mantenido en los años posteriores al final de las pruebas de vuelo. Las pruebas de la Fuerza Aérea no respaldaron esta expectativa. Para que el sistema de control de vuelo mantenga estable todo el sistema, era necesario moderar la capacidad de iniciar una maniobra con facilidad. Esto se programó en el sistema de control de vuelo para preservar la capacidad de detener la rotación de cabeceo y evitar que la aeronave se descontrolara. Como resultado, todo el sistema volado (con el sistema de control de vuelo en el bucle también) no podría caracterizarse por tener una agilidad especialmente aumentada. Se concluyó que el X-29 podría haber tenido una mayor agilidad si hubiera tenido actuadores de superficie de control más rápidos y/o superficies de control más grandes.

El Su-47 era de hecho un avión altamente maniobrable, capaz de tirar de 9 Gs, sin embargo, su predecesor inmediato, el Sukhoi Su-37, era capaz de tirar de 10 Gs . Por lo tanto, no está claro si un ala en flecha hacia adelante tiene un impacto realmente positivo en la maniobrabilidad.

Sin embargo, las características de pérdida son muy diferentes. El aire tiende a viajar hacia el extremo posterior del ala. En una configuración estándar (ala trasera), esto, por supuesto, se mueve desde la raíz del ala hasta la punta del ala. Sin embargo, en un ala barrida hacia adelante, esto se mueve desde la punta del ala hasta la raíz del ala.

Como resultado, la peligrosa condición de bloqueo de punta de un diseño de barrido hacia atrás se convierte en un bloqueo de raíz más seguro y más controlable en un diseño de barrido hacia adelante. Esto permite un control total del alerón a pesar de la pérdida de sustentación, y también significa que no se requieren ranuras de borde de ataque que inducen resistencia u otros dispositivos. Con el aire fluyendo hacia el interior, se reducen los vórtices en las puntas de las alas y la resistencia que los acompaña; en cambio, el fuselaje actúa como una valla de ala muy grande y, dado que las alas son generalmente más grandes en la raíz, esto mejora la sustentación y permite un ala más pequeña. Como resultado, se mejora la maniobrabilidad, especialmente en ángulos de ataque elevados. A velocidades transónicas, las ondas de choque se acumulan primero en la raíz en lugar de en la punta, lo que nuevamente ayuda a garantizar un control efectivo de los alerones.

Debido a la capacidad del X-29 de doblar las puntas de sus alas cuando se encuentra en ángulos de ataque altos, el X-29 permaneció controlable en un ángulo de ataque de 67 grados. Sin embargo, gracias a los avances modernos en la vectorización de empuje, el F-22 Raptor es capaz de mantener un ángulo de ataque de más de 60 grados.

Con la inestabilidad inherente y los problemas con las tensiones adicionales en el avión para solo ganancias moderadas o supuestas pero no observadas en la inestabilidad, es poco probable que veamos aviones de combate con alas inclinadas hacia adelante en un futuro cercano. Otras tecnologías han permitido un rendimiento similar o mejorado sin necesidad de conceptos novedosos.

ventajas:

• El traspaso del larguero del ala se puede colocar detrás de la cabina, de modo que se puede aumentar la altura de la cabina. Esto es importante para los aviones del tamaño de un jet de negocios.
• La capa límite en las puntas no se ve afectada por el ala interior. La capacidad de control se puede mantener hasta el bloqueo.
• Los efectos aeroelásticos aumentarán los comandos de control. Esto lo convierte en un fuselaje muy sensible.

Sin embargo, están directamente relacionados con estas desventajas:

• El bloqueo ocurrirá primero en el interior, lo que resultará en un cabeceo. Si la cola no puede compensar, la pérdida es irrecuperable.
• Los efectos aeroelásticos fomentarán el aleteo. Si se encuentra que la velocidad de aleteo es demasiado baja, el ala debe hacerse más rígida, lo que resulta en un aumento de peso.

Estas dos desventajas superan fácilmente las ventajas para la mayoría de los diseños. El primer diseño de barrido hacia adelante, el Junkers 287 , necesitaba un alerón macizo forjado para lograr rigidez. El manejo fue excelente, pero el rendimiento general fue deficiente.

_{Ju-287 con alas empenachadas y cohetes debajo de los motores de las alas. El trípode delante de la vertical sostiene una cámara carenada para la observación en vuelo de los mechones. ( fuente de la imagen )}

Si se combina con una cola en T, la posición hacia atrás de la raíz de un ala en flecha hacia adelante asegurará que la cola esté en la estela de la raíz del ala en un ángulo de ataque alto, lo que puede resultar en una entrada en pérdida profunda .

Las mejores alas barridas hacia adelante se pueden encontrar en la naturaleza: las aves moverán las puntas de sus alas hacia adelante si quieren cabecear y crear mucha sustentación. Especialmente para aterrizajes cortos, el ala barrida hacia adelante es ideal cuando las piernas están en el suelo en el momento de la entrada en pérdida del ala.

Para obtener una descripción general del libro de texto: http://www.desktop.aero/appliedaero/potential3d/FSW.html

Tenga en cuenta que el Hansa Jet en realidad era un avión de pasajeros de producción que usaba el ala en flecha hacia adelante, y 2 tipos de planeadores que volaba regularmente también tenían alas en flecha hacia adelante (por razones de visibilidad: Schleicher Ka7 y Ka13).

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También Zlin 142 tiene ala en flecha hacia adelante.

No por razones aerodinámicas, sino para colocar a los pilotos en el centro de gravedad y el larguero detrás de ellos.

Los planeadores Blanik L-13 y Scheibe Bergfalke tenían alas en flecha hacia adelante, parece que ayuda a agregar libertad en el establecimiento del centro de gravedad con respecto al centro de presión y la ubicación de los pilotos. Las ventajas de las alas en flecha hacia adelante pueden estar principalmente en el rango de baja velocidad, despegue y aterrizaje. No estoy muy seguro de que el Ju-287 sea un fracaso, hay informes de que alcanzó los 1.000 km/h en manos soviéticas, bueno para un bombardero, pero se interrumpió el desarrollo del concepto, es posible que hayan encontrado algunos problemas graves. Un avión estadounidense sin cola de finales de los años 40 usó este arreglo, NASA/NACA, el repositorio de Cranfield tiene documentos al respecto, también existen videos de YouTube