Montador de olas
Un waverider es un diseño de avión hipersónico que mejora su relación supersónica de sustentación a arrastre utilizando las ondas de choque que genera su propio vuelo como superficie de elevación, un fenómeno conocido como sustentación por compresión .
El waverider sigue siendo un diseño bien estudiado para aviones de alta velocidad en régimen hipersónico de Mach 5 y superior, aunque aún no ha entrado en producción dicho diseño. El avión de demostración Boeing X-51 A scramjet se probó de 2010 a 2013. En su vuelo de prueba final, alcanzó una velocidad de Mach 5,1 (5.400 km / h; 3.400 mph). [1] [2]
El concepto de diseño del waverider fue desarrollado por primera vez por Terence Nonweiler de la Queen's University de Belfast , y descrito por primera vez en forma impresa en 1951 como un vehículo de reentrada. [3] Consistía en una plataforma de ala delta con una carga de ala baja para proporcionar una superficie considerable para descargar el calor de la reentrada. En ese momento, Nonweiler se vio obligado a utilizar un modelo 2D muy simplificado de flujo de aire alrededor de la aeronave, que se dio cuenta de que no sería preciso debido a la amplitudfluir a través del ala. Sin embargo, también notó que el flujo de tramo sería detenido por la onda de choque generada por la aeronave, y que si el ala se posicionara para acercarse deliberadamente al choque, el flujo de tramo quedaría atrapado debajo del ala, lo que aumentaría la presión y, por lo tanto, aumentaría la sustentación. .
En la década de 1950, los británicos iniciaron un programa espacial basado en el misil Blue Streak , que en algún momento incluiría un vehículo tripulado. Armstrong-Whitworth fueron contratados para desarrollar el vehículo de reentrada y, a diferencia del programa espacial de EE. UU., Decidieron quedarse con un vehículo alado en lugar de una cápsula balística . Entre 1957 y 1959, contrataron a Nonweiler para desarrollar más sus conceptos. Este trabajo produjo una pirámide-diseño en forma con parte inferior plana y alas cortas. El calor se condujo a través de las alas a las superficies frías superiores, donde se arrojó al aire turbulento en la parte superior del ala. En 1960, se canceló el trabajo en el Blue Streak ya que se consideró que el misil estaba obsoleto antes de que pudiera haber entrado en servicio. El trabajo luego se trasladó al Royal Aircraft Establishment (RAE), donde continuó como un programa de investigación sobre aviones civiles de alta velocidad (Mach 4 a 7) . [4]
Este trabajo fue descubierto por ingenieros de North American Aviation durante los primeros estudios de diseño de lo que conduciría al bombardero XB-70 . Rediseñaron el ala delta "clásica" original para incorporar puntas de ala inclinadas con el fin de atrapar las ondas de choque mecánicamente, en lugar de utilizar un cono de choque generado desde la parte delantera de la aeronave. Este mecanismo también tuvo otros dos efectos beneficiosos; redujo la cantidad de superficie de elevación horizontal en la parte trasera de la aeronave, lo que ayudó a compensar un recorte de morro hacia abajo que se produce a altas velocidades, y agregó más superficie vertical que ayudó a mejorar la estabilidad direccional, que disminuyó a alta velocidad. [ cita requerida ]
El diseño original de Nonweiler utilizaba la onda de choque generada por la aeronave como una forma de controlar el flujo en el tramo y, por lo tanto, aumentar la cantidad de aire atrapado debajo del ala de la misma manera que una valla de ala.. Mientras trabajaba en estos conceptos, notó que era posible dar forma al ala de tal manera que la onda de choque generada en su borde de ataque formara una lámina horizontal debajo de la nave. En este caso, el flujo de aire no solo quedaría atrapado horizontalmente, sino también verticalmente. La única área donde podría escapar el aire por encima de la onda de choque sería por la parte posterior de la hoja donde terminaba el fuselaje. Dado que el aire estaba atrapado entre esta lámina y el fuselaje, quedaría atrapado un gran volumen de aire, mucho más que el enfoque más básico que desarrolló por primera vez. Además, dado que la superficie de choque se mantuvo a una distancia de la nave, el calentamiento de choque se limitó a los bordes de ataque de las alas, lo que redujo las cargas térmicas en el fuselaje.
