Pregunta:
¿Es viable un ala que recorre la longitud de un avión?
jhabbott
2015-02-25 08:42:17 UTC
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Estaba pensando en aviones de combate como el Harrier, que tienen vectorización de empuje y boquillas de estabilización controladas por computadora. También un ángulo anédrico en las alas (pequeñas). La aeronave depende tanto de la estabilización de la computadora, y vuela como un ladrillo si el motor falla, entonces, ¿por qué tener esas alas? ¿No podrías levantar tanto alas de la misma área que corren paralelas al fuselaje, que son alas mucho más cortas (de izquierda a derecha) pero más profundas (de adelante hacia atrás)? ¿Y esto no crearía mucha menos resistencia al reducir los requisitos de empuje?

Habiendo pensado en esto, me di cuenta de que para los luchadores probablemente no sea una buena idea, ya que perderían mucha maniobrabilidad de lanzamiento, pero para los pasajeros jets, ¿una aproximación estabilizada contra balanceo con un ala corta que recorre toda la longitud obtendría la misma sustentación mientras reduce la resistencia? ¿Es viable un ala así?

Según su descripción, estoy imaginando un dispositivo similar a un misil propulsado a reacción con aletas estrechas de longitud de fuselaje en dos lados de la aeronave. Si fuera posible, habría una interesante campaña de marketing para que el público viajero quisiera volar en un avión de este tipo cuando está tan acostumbrado a las alas convencionales.
Sí, supongo que sería algo así como las aletas de una anguila, pero en los lados en lugar de en la parte superior / inferior.
Me recuerda un poco al [D-21] (https://en.wikipedia.org/wiki/Lockheed_D-21), con vectorización de empuje.
las alas son más eficientes cuanto más largas y estrechas son. Mira los aviones de vela. En algún lugar wikipedia lo explica todo.
Tres respuestas:
#1
+8
ratchet freak
2015-02-25 16:07:03 UTC
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¿Te refieres a alas de relación de aspecto muy baja (envergadura a longitud longitudinal)?

La relación de aspecto baja tiene una resistencia inducida mayor y un deslizamiento muy deficiente.

El coeficiente de resistencia total de una aeronave se puede expresar como:

$$ C_d = C_ {D0} + \ frac {{C_L} ^ 2} {\ pi e AR} $$

$ C_D $ es el coeficiente de sustentación de la aeronave
$ C_ {d0} $ es el coeficiente de sustentación cero de la aeronave,
$ C_L $ es el coeficiente de sustentación de la aeronave,
$ \ pi $ es pi ,
$ e $ es el número de eficiencia de Oswald
$ AR $ es la relación de aspecto.

Esto significa que el arrastre es inversamente proporcional a la relación de aspecto. Por lo tanto, una relación de aspecto baja necesita más empuje solo para mantenerse en el aire. Esto significa mayores costos de combustible.

Uno de los requisitos para los aviones comerciales es poder recuperarse después de perder sus motores. Una buena relación de planeo (que necesita una gran sustentación para arrastrar) es esencial para eso.

Ya veo, esa página de Wikipedia realmente ayudó. Mi malentendido se debió a no comprender la diferencia entre la resistencia parásita y la resistencia inducida y, por lo tanto, asumir que el área general del ala era la preocupación más importante en términos de sustentación.
#2
+2
Fred
2015-02-25 09:44:50 UTC
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Pensando en mi comentario anterior, las aletas laterales de la longitud del fuselaje podrían reemplazarse con aletas estabilizadoras más pequeñas y la tecnología utilizada para misiles de crucero, con la adición de vectorización de empuje, adaptada para aviones de pasajeros.

Se podría lograr un vuelo en el aire, como lo demuestran los misiles de crucero y otros misiles. El despegue podría ser asistido por rampa si fuera necesario, en parte es por eso que los portaaviones británicos tenían rampas en el extremo de proa cuando los reactores de salto Harrier estaban en servicio. El aterrizaje podría ser un problema, pero ahí es donde la vectorización de empuje sería crítica.

La otra opción es reemplazar las aletas laterales estrechas con alas de barrido variable que podrían retraerse durante el vuelo.

Las funciones de vectorización de empuje serían críticas para proporcionar maniobrabilidad cuando ocurren eventos inesperados, como evitar el mal tiempo y la invasión del espacio de vuelo por parte de otras aeronaves: prevención de colisiones.

#3
+2
Olin Lathrop
2015-02-25 20:07:26 UTC
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Los helicópteros son una prueba de que no necesitas alas en absoluto.

Sin embargo, las alas cortas (de izquierda a derecha), sin importar cuán largas (de adelante hacia atrás), son menos eficientes que las alas anchas. Puede ver esto en la física básica sin tener que entender nada sobre cómo funcionan realmente las alas.

Considere un avión en vuelo recto, nivelado y constante. La fuerza neta en el aire es empujarlo hacia abajo por el peso del avión. Esa fuerza se produce impartiendo impulso hacia abajo en el aire que rodea inmediatamente al avión cuando el avión pasa volando. El momento es masa x velocidad. En este sentido, las alas rechonchas y las alas anchas son equivalentes. Puedes conseguir el mismo impulso empujando mucho un poco de aire (ala rechoncha), o mucho aire un poco (ala ancha).

Sin embargo, considera los requisitos de potencia. La potencia es proporcional al cuadrado de la velocidad multiplicada por la masa. Por lo tanto, empujar un poco de aire a alta velocidad requiere más potencia que empujar mucho aire a baja velocidad. Las alas rechonchas transfieren más potencia al aire para la misma elevación. Esta potencia adicional se manifiesta como una mayor resistencia, que en última instancia requiere más empuje de los motores para superarlo.

Las alas anchas y delgadas son mejores para la eficiencia, pero existen límites estructurales y otras compensaciones. Tenga en cuenta que las alas de los planeadores (donde la eficiencia es muy importante ya que la potencia proviene de la pérdida de altitud) son muy anchas, pero delgadas en las otras dos dimensiones. Tampoco pueden transportar mucha carga útil, en parte porque las alas son demasiado frágiles para soportarlo.

Todo es una compensación. Los aviones de combate tienen otros criterios importantes, como maniobrabilidad, alta velocidad máxima, buena visibilidad de la cabina, sección transversal de radar pequeña, etc. A menudo es útil renunciar a algo de eficiencia a cambio de estas otras características. Todo depende de lo que se suponga que haga el avión.

Eche un vistazo al F104 como un ejemplo de alas delgadas y rechonchas. Fue rápido, pero también muy complicado de volar, con varios pilotos perdidos debido a la incapacidad de controlar el avión.

Los helicópteros tienen alas: los rotores. Es por eso que a menudo se les conoce como aviones de ala giratoria.
Iba a decir, parece que estás describiendo el V-22 Osprey.


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