El Túnel de Densidad Variable (VDT) fue el segundo túnel de viento en el Centro de Investigación Langley del Comité Asesor Nacional de Aeronáutica ( NACA ) . Propuesto por el ingeniero aeroespacial alemán Max Munk en mayo de 1921, fue el primer túnel de viento de densidad variable del mundo y permitió pruebas más precisas de modelos a pequeña escala que las que se podrían obtener con los túneles de viento atmosféricos. [2] Se utilizó activamente como túnel de viento desde 1923 hasta su retirada en la década de 1940. El historiador del Langley Research Center, James R. Hansen , escribió que el VDT proporcionó resultados superiores a los túneles de viento atmosféricos utilizados en ese momento y fue responsable de hacerNACA , el precursor de la NASA , "líder mundial en investigación aerodinámica". [3] Ahora está en exhibición en los terrenos de Langley, cerca del antiguo Centro de Conferencias de Reid y es un Monumento Histórico Nacional .
![]() El túnel de densidad variable en Langley Research Center con el motor de accionamiento (izquierda), la tubería del compresor (frente) y un operador (derecha). | |
Acrónimo | VDT |
---|---|
Otros nombres | Túnel de viento No. 2 |
Usos | Medición de las cualidades aerodinámicas de las aspas aerodinámicas. |
Experimentos notables | "Informe técnico NACA 460: Las características de 78 secciones de perfil aerodinámico relacionadas de las pruebas en el túnel de viento de densidad variable" [1] |
Inventor | Max Munk |
Fabricante | Empresa de construcción naval y dique seco de Newport News |
Material | Acero, madera |
Componentes | Carcasa de presión de acero, compresor de aire, motor de accionamiento, sección de prueba interna |
Artículos relacionados | NACA , Centro de Investigación Langley |
Propósito técnico
Para medir con precisión la aerodinámica de los modelos a escala, la densidad del aire utilizado en un túnel de viento también debe escalarse para reproducir las condiciones realistas que afectarían a la aeronave a gran escala .
El número de Reynolds es una cuantificación de los comportamientos complejos de los fluidos dinámicos y se calcula como la relación entre las fuerzas de inercia y las fuerzas viscosas en el flujo. El número de Reynolds se define como [4]
dónde:
- es la densidad del fluido ( unidades SI : kg / m 3 )
- es la velocidad del fluido con respecto al objeto (m / s)
- es una dimensión lineal característica (m)
- es la viscosidad dinámica del fluido (Pa · so N · s / m 2 o kg / m · s)
- es la viscosidad cinemática del fluido (m 2 / s).
Los túneles de viento que se utilizaron antes de la creación del VDT solo podían operar a presiones atmosféricas normales. Como resultado, los modelos a escala en los primeros túneles de viento encontraron aire con números de Reynolds que estaban desviados en un factor igual al inverso de la escala del modelo (es decir, un modelo 1:10 estaría desfasado en un factor de 10). Sin escalar adecuadamente el número de Reynolds, el aire que fluye sobre un modelo a escala reaccionaría de manera muy diferente con un avión a gran escala que en un túnel de viento. Si se va a simular una superficie aerodinámica a gran escala en un túnel de viento mediante un modelo a pequeña escala, el número de Reynolds solo se puede igualar aumentando la velocidad o su densidad o disminuyendo su viscosidad. El túnel de densidad variable fue diseñado y construido para ser presurizado; resolviendo este problema aumentando la densidad del aire para aumentar el número de Reynolds. Posteriormente, el VDT pudo proporcionar mediciones más precisas de las cualidades aerodinámicas porque pudo replicar con precisión cómo respondería el aire a gran escala. [5]
Historia
Origen
En 1920, el Comité Asesor Nacional de Aeronáutica trajo a Max Munk , un ingeniero aeroespacial alemán y estudiante de Ludwig Prandtl en la Universidad de Göttingen , para trabajar para ellos en Estados Unidos. Después del final de la Primera Guerra Mundial , Munk requirió dos órdenes presidenciales para trabajar en NACA y, según se informa, tuvo dificultades para adaptarse a la estructura organizativa de NACA, que no estaba tan estrictamente definida como las de Alemania. [6] Independientemente, propuso su revolucionario diseño de túnel de densidad variable en el mismo año. [2]
El gran tanque de presión de acero del VDT fue diseñado con una presión de trabajo de hasta 20 atmósferas y fue construido por Newport News Shipbuilding and Dry Dock Company en Newport News, Virginia . [3] El tanque tenía 34,5 pies (10,5 m) de largo y 15 pies (4,6 m) de diámetro. La pared del tanque era 2+1 ⁄ 8 pulg. (54 mm) de grosor. El tanque requirió 85 toneladas (77,3 toneladas) de acero. La sección de prueba tenía 5 pies (1,5 m) de diámetro para coincidir con un Túnel de viento NACA No. 1 existente, que era un túnel de circuito abierto que operaba a presión atmosférica. El túnel de viento de densidad variable tenía un diseño de circuito cerrado con un flujo de retorno anular para minimizar el volumen del tanque. [7] Un ventilador impulsado por un motor de 250 hp podría producir una velocidad del aire de hasta 51 mph (82 km / h). [8]
Durante un incendio en 1927, la sección de prueba de madera interna del VDT fue destruida y reconstruida con un diseño de garganta abierta antes de que las complicaciones requirieran que se reconstruyera nuevamente con un diseño de garganta cerrada. El VDT volvió a entrar en servicio en 1930 y continuó ayudando al personal de Langley a medir las cualidades aerodinámicas de las aspas aerodinámicas hasta que se consideró obsoleto en la década de 1940 y se convirtió en un tanque de presión para otros túneles de viento. El VDT fue dado de baja en 1978 y fue declarado Monumento Histórico Nacional en 1985 debido a su influencia histórica que sentó las bases para el comienzo de los vuelos espaciales. [8]
Uso de investigación
El túnel se utilizó para la investigación durante más de 20 años, hasta la década de 1940. El VDT se utilizó principalmente para probar superficies aerodinámicas, ya que el diseño de las alas era el problema más urgente en la aeronáutica temprana. [3] En particular, el VDT produjo los datos para 78 formas clásicas de perfil aerodinámico que se publicaron en 1933 en "Las características de 78 secciones de perfil aerodinámico relacionadas de pruebas en el túnel de viento de densidad variable", Informe técnico NACA 460. [1] [9 ] Estos datos se utilizaron en el diseño de aviones estadounidenses de la Segunda Guerra Mundial , como el Douglas DC-3 , el Boeing B-17 Flying Fortress y el Lockheed P-38 Lightning . Además, el VDT sirvió para probar diseños de perfil aerodinámico delgados y perfiles aerodinámicos de baja resistencia que se utilizaron para diseñar el P-51 Mustang y reducir la resistencia en casi dos tercios. [3]
Estado de Monumento Histórico Nacional
El 3 de octubre de 1985, el Servicio de Parques Nacionales de los Estados Unidos reconoció al Túnel de Densidad Variable como un Monumento Histórico Nacional. La nominación citó al VDT como responsable de establecer "NACA como una organización de investigación técnicamente competente ... [rejuveneciendo] la investigación aerodinámica estadounidense que con el tiempo condujo a la mejor aeronave del mundo". [10] El edificio en el que se encontraba originalmente fue demolido en 2014; el tanque está ahora en exhibición en los terrenos de Langley. [11] [10]
Túnel de densidad variable | |
Registro Nacional de Lugares Históricos de EE. UU. | |
Monumento histórico nacional de EE. UU. | |
Registro de monumentos de Virginia | |
Fotografía de 1929 del túnel de densidad variable, Eastman Jacobs está en el extremo izquierdo. | |
Localización | Hampton, Virginia |
---|---|
Coordenadas | 37 ° 4′43 ″ N 76 ° 20′39 ″ W / 37.07861 ° N 76.34417 ° W / 37.07861; -76.34417Coordenadas : 37 ° 4′43 ″ N 76 ° 20′39 ″ W / 37.07861 ° N 76.34417 ° W / 37.07861; -76.34417 |
Construido | 1921-1923 |
Arquitecto | Max Munk |
NRHP referencia No. | 85002795 |
VLR No. | 114-0143 |
Fechas significativas | |
Agregado a NRHP | 3 de octubre de 1985 |
NHL designado | 3 de octubre de 1985 [8] |
VLR designado | 18 de febrero de 1986 [12] |
Ver también
- Túneles de viento
- Número de Reynolds
- Dinámica de fluidos
- NACA
- Centro de investigación de Langley
- Max Munk
- Eastman Jacobs
- Lista de monumentos históricos nacionales en Virginia
- Listados del Registro Nacional de Lugares Históricos en Hampton, Virginia
Referencias
- ^ a b "Copia archivada" . Archivado desde el original el 30 de abril de 2008 . Consultado el 30 de abril de 2008 .CS1 maint: copia archivada como título ( enlace ) Información sobre el informe técnico NACA 460
- ^ a b "Sobre un nuevo tipo de túnel de viento" (PDF) . Comité Asesor Nacional de Aeronáutica . Consultado el 26 de mayo de 2018 .
- ^ a b c d Hansen, James R. (1986). Ingeniero a cargo: una historia del laboratorio aeronáutico de Langley, 1917-1958 . NASA. pag. sesenta y cinco.
- ^ Sommerfeld, Arnold (1908). "Ein Beitrag zur hydrodynamischen Erkläerung der turbulenten Flüssigkeitsbewegüngen (Una contribución a la explicación hidrodinámica de los movimientos de fluidos turbulentos)". Congreso Internacional de Matemáticos . 3 : 116-124.
- ^ Baals, DD; Corliss, WR (1981). Los túneles de viento de la NASA . NASA. pag. 15.
- ^ Taylor, D. Bryan; Kinney, Jeremy; Lee, J. Lawrence (2003). Hansen, James R. (ed.). El viento y más allá: un viaje documental sobre la historia de la aerodinámica en Estados Unidos . NASA. págs. 557, 578.
- ^ "Túnel de densidad variable" . NASA . NASA . Consultado el 27 de mayo de 2018 .
- ^ a b c "Túnel de densidad variable" . Listado resumido de Monumento Histórico Nacional . Servicio de Parques Nacionales . Archivado desde el original el 1 de mayo de 2008 . Consultado el 27 de junio de 2008 .
- ^ "Informe técnico 460: las características de 78 secciones de perfil aerodinámico relacionadas de pruebas en el túnel de viento de densidad variable" (PDF) . Consultado el 26 de mayo de 2018 .
- ^ a b Formulario de nominación de NRHP
- ^ Monumentos históricos nacionales de Langley de la NASA
- ^ "Registro de monumentos de Virginia" . Departamento de Recursos Históricos de Virginia . Archivado desde el original el 21 de septiembre de 2013 . Consultado el 19 de marzo de 2013 .
enlaces externos
- Aviación: desde Sand Dunes hasta Sonic Booms, un servicio de parques nacionales Descubra nuestro itinerario de viaje de patrimonio compartido
- Recursos culturales de Langley de la NASA: túnel de densidad variable