El número de Mach de divergencia de arrastre (que no debe confundirse con el número de Mach crítico ) es el número de Mach en el que el arrastre aerodinámico en una superficie aerodinámica o un fuselaje comienza a aumentar rápidamente a medida que el número de Mach sigue aumentando. [1] Este aumento puede hacer que el coeficiente de arrastre aumente a más de diez veces su valor a baja velocidad .
El valor del número de Mach de divergencia de arrastre suele ser superior a 0,6; por tanto, es un efecto transónico . El número de Mach de divergencia de arrastre suele ser cercano y siempre mayor que el número de Mach crítico . Generalmente, el coeficiente de arrastre alcanza su punto máximo a Mach 1.0 y comienza a disminuir nuevamente después de la transición al régimen supersónico por encima de aproximadamente Mach 1.2.
El gran aumento de la resistencia aerodinámica es causado por la formación de una onda de choque en la superficie superior del perfil aerodinámico, que puede inducir la separación del flujo y gradientes de presión adversos en la parte trasera del ala. Este efecto requiere que los aviones destinados a volar a velocidades supersónicas tengan una gran cantidad de empuje . En el desarrollo temprano de aviones transónicos y supersónicos , a menudo se usaba una caída pronunciada para proporcionar una aceleración adicional a través de la región de alta resistencia alrededor de Mach 1.0. Este pronunciado aumento de la resistencia aerodinámica dio lugar a la falsa noción popular de una barrera del sonido irrompible , porque parecía que ninguna tecnología aeronáutica en el futuro previsible tendría suficiente fuerza propulsora o autoridad de control para superarla. De hecho, uno de los métodos analíticos más populares para calcular la resistencia a altas velocidades, la regla de Prandtl-Glauert , predice una cantidad infinita de resistencia a Mach 1.0.
Dos de los avances tecnológicos importantes que surgieron de los intentos de conquistar la barrera del sonido fueron la regla del área de Whitcomb y el perfil aerodinámico supercrítico . Un perfil aerodinámico supercrítico se forma específicamente para hacer que el número de Mach de divergencia de arrastre sea lo más alto posible, lo que permite que los aviones vuelen con un arrastre relativamente menor a velocidades subsónicas y transónicas altas. Estos, junto con otros avances, incluida la dinámica de fluidos computacional , han podido reducir el factor de aumento de la resistencia a dos o tres para los diseños de aviones modernos. [2]
Los números de Mach de divergencia de arrastre M dd para una familia dada de superficies aerodinámicas de hélice se pueden aproximar mediante la relación de Korn: [3]
dónde
- es el número de Mach de divergencia de arrastre,
- es el coeficiente de sustentación de una sección específica del perfil aerodinámico,
- t es el espesor de la superficie aerodinámica en una sección determinada,
- c es la longitud de la cuerda en una sección determinada,
- es un factor establecido a través del análisis CFD:
- K = 0,87 para aspas aerodinámicas convencionales (serie 6), [4]
- K = 0,95 para superficies aerodinámicas supercríticas.
Ver también
Notas
- ^ Anderson, John D. (2001). Fundamentos de Aerodinámica . McGraw-Hill. págs. 613 .
- ^ Anderson, John D. (2001). Fundamentos de Aerodinámica . McGraw-Hill. págs. 615 .
- ^ Boppe, CW, "Predicción de arrastre CFD para diseño aerodinámico", Revisión de estado técnico sobre predicción de arrastre y análisis de dinámica de fluidos computacional: estado del arte, AGARD AR 256, junio de 1989, págs. 8-1 - 8-27.
- ^ Mason, WH "Alguna aerodinámica transónica" , p. 51.