Regla de área
La regla del área de Whitcomb , llamada así por el ingeniero de la NACA Richard Whitcomb y también llamada regla del área transónica , es un procedimiento de diseño utilizado para reducir la resistencia aerodinámica de una aeronave a velocidades transónicas que se encuentran entre aproximadamente Mach 0,75 y 1,2. Para velocidades supersónicas, se utiliza un procedimiento diferente llamado la regla del área supersónica , desarrollada por el aerodinámico de la NACA , Robert Jones .
Transonic es uno de los rangos de velocidad más importantes para los aviones comerciales y militares de ala fija en la actualidad, siendo la aceleración transónica un requisito de rendimiento importante para los aviones de combate y que se mejora mediante reducciones en la resistencia aerodinámica transónica.
A velocidades de vuelo subsónicas altas, la velocidad local del flujo de aire puede alcanzar la velocidad del sonido donde el flujo se acelera alrededor del cuerpo y las alas del avión . La velocidad a la que se produce este desarrollo varía de un avión a otro y se conoce como el número de Mach crítico . Las ondas de choque resultantes formadas en estas zonas de flujo sónico provocan un aumento repentino en la resistencia , llamado arrastre de onda . Para reducir el número y la fuerza de estas ondas de choque, una forma aerodinámica debe cambiar en el área de la sección transversal lo más suavemente posible de adelante hacia atrás.
La regla del área dice que dos aviones con la misma distribución del área de la sección transversal longitudinal tienen la misma resistencia aerodinámica, independientemente de cómo se distribuya lateralmente el área (es decir, en el fuselaje o en el ala). Además, para evitar la formación de fuertes ondas de choque, la forma externa de la aeronave debe disponerse cuidadosamente de modo que el área de la sección transversal cambie lo más suavemente posible desde el morro hasta la cola. En la ubicación del ala, el fuselaje se estrecha o "entalla". Es posible que sea necesario reducir el área de la sección transversal del fuselaje al aplanar los lados del fuselaje debajo de un dosel de burbujas y en las superficies de la cola para compensar su presencia, lo cual se hizo en el Hawker Siddeley Buccaneer . [1]
Una regla de área diferente, conocida como regla de área supersónica y desarrollada por el aerodinámico de NACA Robert Jones, "Teoría de la resistencia aerodinámica del cuerpo del ala a velocidades supersónicas", [2] es aplicable a velocidades más allá de la transónica, pero en este caso, la sección transversal El requisito de área se establece con relación al ángulo del cono de Mach para la velocidad de diseño. Por ejemplo, considere que a Mach 1.3 el ángulo del cono de Mach generado por la nariz de la aeronave será un ángulo μ = arcsen(1/M) = 50.3° (donde μ es el ángulo del cono de Mach, también conocido como como ángulo de Mach y M es el número de Mach ). En este caso, la "forma perfecta" está sesgada hacia atrás; por lo tanto, las aeronaves diseñadas para un menor arrastre de olas a velocidad supersónica suelen tener las alas hacia atrás. [3]
Un concepto superficialmente relacionado es el cuerpo de Sears-Haack , cuya forma permite un arrastre de onda mínimo para una longitud y un volumen dados. Sin embargo, la forma del cuerpo de Sears-Haack se obtiene a partir de la ecuación de Prandtl-Glauert que gobierna los flujos supersónicos de pequeña perturbación. Pero esta ecuación no es válida para flujos transónicos donde se aplica la regla del área. Entonces, aunque la forma del cuerpo de Sears-Haack, al ser suave, tendrá propiedades de arrastre de onda favorables de acuerdo con la regla del área, teóricamente no es óptima. [4]
