Un cuerpo antichoque (también conocido como cuerpo de Whitcomb o zanahoria de Küchemann ) es una cápsula colocada en el borde de ataque o en el borde de salida de las superficies aerodinámicas de un avión. Su propósito es reducir la resistencia de las olas mientras viaja a velocidades transónicas ( Mach 0,8–1,0), que es la velocidad de crucero típica de los aviones de pasajeros convencionales .
El organismo antichoque fue efectivamente un medio para implementar la regla de área recientemente desarrollada . Desarrollado a principios de la década de 1950, se utilizó en los aviones de varias potencias de la época, incluidos los Estados Unidos , la Unión Soviética y el Reino Unido . Ejemplos de su implementación incluyen los bombarderos estratégicos Tupolev Tu-16 y Handley Page Victor y el avión de pasajeros Convair 990 . Sin embargo, el cuerpo antichoque se ha vuelto en gran medida innecesario y, por lo tanto, rara vez se usa, debido a la aparición de otros medios para reducir la resistencia de las olas, como el ala supercrítica .
Teoría
La teoría detrás del cuerpo antichoque fue desarrollada de forma independiente a principios de la década de 1950 por un par de aerodinámicos, Richard Whitcomb de la NASA y Dietrich Küchemann del British Royal Aircraft Establishment . [1] [2] El cuerpo antichoque, que se denominó alternativamente "cuerpos de Whitcomb" o "zanahorias de Küchemann", está estrechamente asociado con la regla del área , una innovación reciente de la época para minimizar el arrastre de las olas al tener una cruz. -área de sección que cambia suavemente a lo largo de la aeronave. [3] [4]
El diseño del cuerpo antichoque utiliza la Regla de Área como su principio operativo central, logrando una reducción en la resistencia de las olas para mejorar la eficiencia del combustible . [5] [6] Específicamente, contrarresta y rompe las ondas de choque generadoras de resistencia que generalmente son producidas por el flujo de aire a medida que se mueve hacia el borde de fuga del ala, reduciendo las tendencias negativas de los golpes y aumentando la eficiencia aerodinámica. [2] [7] Las pruebas determinaron que tales dispositivos daban como resultado una caída significativa en el arrastre de las olas en varias configuraciones de alas. [8] Además de su función tradicional de minimización de la resistencia de las olas, las carrocerías antichoque también pueden servir para un doble propósito como carenados de bogies del tren de aterrizaje o para alojar equipos como dispensadores de paja . [9]
En la Unión Soviética , el cuerpo antichoque aparentemente se desarrolló en el instituto de investigación TsAGI . [ cita requerida ]
Implementaciones
Borde de salida del ala
Rápidamente se emprendieron múltiples esfuerzos para implementar esta nueva aerodinámica. El cuerpo antichoque se aplicó por primera vez dentro de la Unión Soviética al Tupolev Tu-16 , un bombardero estratégico que realizó su primer vuelo durante abril de 1952. [ cita requerida ] Los cuerpos antichoque iban a seguir siendo una característica distintiva del presente en muchos de Otros productos de Tupolev, incluido el Tupolev Tu-154 , un avión de pasajeros trijet introducido a principios de la década de 1970. [ cita requerida ]
En el oeste, aparecieron cuerpos antichoque en múltiples aviones occidentales de mediados a finales de la década de 1950, como el Convair 990 , un avión de pasajeros estadounidense a reacción que navegaba a una velocidad de Mach 0,91. [10] En el Reino Unido , los modelos posteriores del Handley Page Victor , un bombardero estratégico operado por la Royal Air Force , también fueron equipados con la característica, que a veces se denomina "cápsulas de velocidad". [9]
Sin embargo, los aviones a reacción modernos aprovechan las superficies aerodinámicas supercríticas , que disminuyen significativamente la resistencia de las olas. [10] Se puede lograr una mayor optimización mediante un diseño cuidadoso de los carenados de las alas , las góndolas del motor, los carenados de las orugas de los flaps y los tanques de combustible de las puntas de las alas . Debido a la prevalencia de superficies aerodinámicas supercríticas, otras características de diseño con el único propósito de minimizar la resistencia de las olas (como los cuerpos antichoque del Convair 990 ) son raras en los aviones modernos.
Raíz del borde de ataque
El Hawker Sea Hawk , uno de los primeros aviones de ataque a tierra propulsados por reactores, también hizo uso de cuerpos antichoque. Durante las pruebas de los prototipos, se encontró un grado relativamente alto de arrastre de cola al acercarse a velocidades transónicas. Como medio para resolver esta tendencia negativa, posteriormente se colocó una carrocería antichoque en el borde de ataque de la unión entre la aleta vertical y el plano de cola .
Referencias
Citas
- ^ Wallace, Lane E. "La regla del área de Whitcomb: investigación e innovación aerodinámica de NACA" . history.nasa.gov . Consultado el 27 de junio de 2020 .
- ↑ a b Barnard y Philpott, 2010, p. 254.
- ^ Reis, Ricardo (1 de diciembre de 2014). "Botellas de Coca-Cola y zanahorias" . upmagazine-tap.com.
- ^ Hallion, Richard P. "Triple Play de Richard Whitcomb" . airforcemag.com . Consultado el 1 de febrero de 2010 .
- ^ Barnard y Philpott 2010, págs. 243-254.
- ^ Bushnell, Dennis M. (2004). "Reducción de la resistencia a la onda de choque" . Revisión anual de mecánica de fluidos . 36 : 81–96. doi : 10.1146 / annurev.fluid.36.050802.122110 .
- ^ Küchemann, Dietrich (enero de 1957). "Métodos para reducir la resistencia transónica de las alas traseras barridas en elevación cero" . La Revista Aeronáutica. págs. 37–42.
- ^ McDevitt, John B. y Robert A. Taylor (16 de mayo de 1957). "Una investigación de los efectos de interferencia de la unión ala-cuerpo a velocidades transónicas para varias combinaciones de cuerpo y ala barrida" (PDF) . naca.central.cranfield.ac.uk.Mantenimiento de CS1: utiliza el parámetro de autores ( enlace )
- ↑ a b ap Rees Air Pictorial, junio de 1972, p. 222.
- ^ a b "NASA y la era del jet" . airandspace.si.edu . Consultado el 27 de junio de 2020 .
Bibliografía
- ap Rees, Elfan. "Handley Page Victor: Parte 2". Air Pictorial , junio de 1972, vol. 34, nº 6., págs. 220–226.
- Barnard, RH y DR Philpott. Vuelo de aeronave: descripción de los principios físicos del vuelo de aeronave. Educación de Pearson, 2010. ISBN 0-2737-3098-3 .
enlaces externos
- AerospaceWeb: Regla del área de Whitcomb y zanahorias de Küchemann
- SagePub: revisión de la reducción de la resistencia aerodinámica de las aeronaves
- Virginia Tech: Aerodinámica subsónica de superficies aerodinámicas y alas