Un avión subsónico es un avión con una velocidad máxima menor que la velocidad del sonido ( Mach 1). El término describe técnicamente una aeronave que vuela por debajo de su número de Mach crítico , típicamente alrededor de Mach 0.8. Todos los aviones civiles actuales, incluidos aviones de pasajeros , helicópteros , futuros drones de pasajeros , vehículos aéreos personales y dirigibles , así como muchos tipos militares, son subsónicos.
Caracteristicas
Aunque las altas velocidades son generalmente deseables en un avión, el vuelo supersónico requiere motores mucho más grandes, mayor consumo de combustible y materiales más avanzados que el vuelo subsónico. Por lo tanto, un tipo subsónico cuesta mucho menos que el diseño supersónico equivalente, tiene mayor alcance y causa menos daño al medio ambiente.
El entorno subsónico menos severo también permite una gama mucho más amplia de tipos de aeronaves, como globos , dirigibles y helicópteros , lo que les permite desempeñar una gama mucho más amplia de funciones.
Aerodinámica subsónica
El vuelo subsónico se caracteriza aerodinámicamente por un flujo incompresible, donde los cambios de presión dinámica debido al movimiento a través del aire hacen que el aire fluya desde áreas de alta presión dinámica hacia áreas de menor presión dinámica, dejando constante la presión estática y la densidad del aire circundante. A altas velocidades subsónicas, comienzan a aparecer efectos de compresibilidad. [1]
Propulsión
La hélice es una de las fuentes de empuje más eficientes disponibles y es común en aviones y dirigibles subsónicos . A veces se encierra en forma de ventilador con conductos . A velocidades subsónicas más altas y a grandes altitudes , como las alcanzadas por la mayoría de los aviones , el turborreactor o turbofan se vuelve necesario. Los chorros puros como el turborreactor y el estatorreactor son ineficaces a velocidades subsónicas y no se utilizan con frecuencia.
Diseño de ala
La envergadura y el área de un ala son importantes para las características de sustentación . Están relacionados por la relación de aspecto , que es la relación entre el tramo, medido de punta a punta, y la cuerda promedio , medida desde el borde de ataque hasta el borde de salida.
La eficiencia aerodinámica de un ala se describe por su relación de sustentación / resistencia , siendo un ala que proporciona una gran sustentación con poca resistencia como la más eficiente. Una relación de aspecto más alta proporciona una relación de elevación / arrastre más alta y, por lo tanto, es más eficiente. [2]
El arrastre de un ala consta de dos componentes, el arrastre inducido , que está relacionado con la producción de sustentación , y el arrastre del perfil , en gran parte debido a la fricción de la piel a la que contribuye toda el área del ala. [3] Por tanto, es deseable que un ala tenga la menor superficie compatible con las características de sustentación deseadas. Esto se logra mejor con una relación de aspecto alta, y los tipos de alto rendimiento a menudo tienen este tipo de ala.
Pero otras consideraciones como el peso ligero, la rigidez estructural, la maniobrabilidad, el manejo en tierra, etc., a menudo se benefician de una envergadura más corta y, en consecuencia, un ala menos eficiente. Los aviones de aviación general pequeños y de baja altitud suelen tener relaciones de aspecto de seis o siete; aviones de pasajeros de 12 o más; y planeadores de alto rendimiento de 30 o más.
A velocidades superiores al número crítico de Mach, el flujo de aire comienza a volverse transónico , y el flujo de aire local en algunos lugares provoca la formación de pequeñas ondas de choque sónicas. Esto pronto conduce a la pérdida de impacto , lo que provoca un rápido aumento de la resistencia. [4] Las alas de las naves subsónicas rápidas, como los aviones a reacción, tienden a ser barridas para retrasar la aparición de estas ondas de choque.
En teoría, la resistencia inducida es mínima cuando la distribución de la sustentación en el tramo es elíptica. Sin embargo, varios factores influyen en la resistencia inducida y, en la práctica, un ala de forma elíptica en planta, como la del caza Supermarine Spitfire de la Segunda Guerra Mundial, no es necesariamente la más eficiente. Las alas de los aviones de pasajeros, que están altamente optimizadas para la eficiencia, están lejos de tener una forma elíptica.
La relación entre el acorde de la punta y el acorde de la raíz se llama relación de ahusamiento. La forma cónica tiene el efecto deseable de reducir la tensión de flexión de la raíz desplazando el elevador hacia adentro, pero algunos diseñadores destacados, incluidos John Thorp y Karl Bergey, han argumentado que una forma en planta rectangular sin cónica es mejor para aviones de menos de 6,000 libras de peso bruto. .
Ver también
Referencias
Citas
- ^ Clancy 2005 Página 232.
- ^ Clancy 2005 Páginas 84.
- ^ Clancy 2005 Páginas 65, 82.
- ^ Clancy 2005 Página 279.
Bibliografía
- LJ Clancy (1975) Aerodinámica , Pitman.