Ala oblicua

Avión de investigación de ala oblicua NASA AD-1 con el ala girada 60 °, el ángulo máximo de rotación.

Con ala oblicua (oblicuamente de frz./engl. Oblique =, oblicua e inglesa. Wing = ala / perfil aerodinámico) es el concepto de un ala giratoria sobre el eje vertical para los planos referidos. En fuentes más antiguas, el término "ala giratoria" (del ing. Swivel = pivot point) también se usa. Un término alemán para este concepto es "Scherenflügel". Los ejemplos más antiguos de esta tecnología son los proyectos de aviones alemanes no realizados Blohm & Voss P.202 y Messerschmitt Me P.1009-01 de 1944, pero no se sabe qué expresión alemana se utilizó para ello en ese momento. El término "ala giratoria" ya se usa para los rotores de helicópteros y giroscopios , y el término ala giratoria generalmente se refiere a aeronaves con alas que giran simétricamente y no continuas. Sin embargo, el concepto de ala oblicua es una variante especial del ala giratoria.

Una subvariante especial es la de un avión de ala voladora con este concepto, que se conoce como ala voladora oblicua (OFW).

definición

En aviones con un ala oblicua, un ala continua se gira alrededor de un punto de pivote central de modo que la mitad del ala se mueva en la dirección de vuelo y la otra mitad se mueva en la dirección opuesta. De esta manera, la resistencia del aire se puede reducir a altas velocidades de vuelo, mientras que las características de vuelo lento se mantienen volviendo a la posición inicial. Desde la posición de despegue vertical, el ala solo se puede girar hacia adelante en un sentido de rotación y, al regresar a la posición de aterrizaje, girar hacia atrás en el sentido de rotación opuesto. Durante la transición del despegue al crucero rápido, el mismo lado del ala siempre se gira en la dirección de vuelo (por ejemplo, solo el lado derecho como en el AD-1 de la NASA). No es posible una rotación completa de 360 ​​°.

historia

Poco se sabe sobre los proyectos Blohm & Voss P.202 (con un diseño de ala de hombro ) y Messerschmitt Me P.1009-01 ( diseño de dos pisos con dos alas que giran en sentido opuesto por encima y por debajo del fuselaje) que comenzaron en 1944 conocido. Estos proyectos no pasaron de la etapa de la mesa de dibujo. Sin embargo, la información sobre los experimentos y los cálculos subyacentes de esa época está en la oscuridad.

Se sabe que Richard Vogt estuvo muy por detrás del desarrollo del P.202. Se trabajaron numerosos proyectos de aviones inusuales bajo su dirección. Richard Vogt llegó a los Estados Unidos a través de la Operación Paperclip después de la Segunda Guerra Mundial y trabajó allí inicialmente en un laboratorio de investigación de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos , y luego en Boeing . Al final de la Segunda Guerra Mundial, numerosos documentos cayeron en manos de los Aliados como botín de guerra. Por tanto, no es de extrañar que Estados Unidos comenzara a abordar el tema a partir de 1945.

Hay Robert T. Jones , un ingeniero aeronáutico en la NASA Ames Research Center en Moffett Field , California , tratado con este concepto y con la punta de flecha de la teoría de las alas. Los estudios analíticos y las pruebas en el túnel de viento indicaron que un avión de ala oblicua del tamaño de un avión de transporte , que debería volar a velocidades de hasta Mach 1,4 (1,4 veces la velocidad del sonido) , tendría mejores propiedades aerodinámicas que uno. con alas convencionales.

Como el único avión tripulado basado en este concepto, el AD-1 de la NASA fue construido para investigar este concepto. Se han realizado varios vuelos de prueba con él desde 1979.

teoría

La idea subyacente es construir un avión cuya eficiencia permanezca lo más alta posible a medida que aumenta el número de Mach desde el despegue hasta la velocidad de crucero (M ~ 0,8, para un avión comercial). Dado que los diferentes tipos de resistencia del aire son relevantes para ambas condiciones de vuelo, es difícil implementar esto en una sola aeronave.

Si el número de Mach es bajo, la resistencia inducida , que surge al crear sustentación, es de mayor importancia. Los aviones y planeadores que despegan están expuestos a un nivel particularmente alto de resistencia inducida. Una forma de reducir esto es aumentar la relación de aspecto del ala . Por eso, en los planeadores se utilizan alas especialmente largas y estrechas. Un ala con una envergadura infinita no tendría resistencia inducida. Por tanto, a bajas velocidades, durante el despegue y el aterrizaje, el ala de un avión de ala oblicua se colocaría perpendicular al eje del fuselaje, como un ala convencional, para lograr la máxima sustentación y controlabilidad. A medida que aumentaba la velocidad, el ala giraba para lograr un ángulo más inclinado, reduciendo así la resistencia del aire y el consumo de combustible.

Con números de Mach en el rango de la velocidad del sonido y más allá, la llamada resistencia de onda es de mayor importancia. El desplazamiento de aire crea una onda de presión. Al girar las alas hacia atrás alejándolas del morro del avión, puede mantenerlas fuera de la onda de presión (ver también la flecha ). Esto reduce significativamente la resistencia al aire. Sin embargo, al aumentar el barrido de un ala, la extensión del ala también se reduce. A altas velocidades en el rango subsónico y supersónico, puede ajustar el ala hasta un ángulo de 60 ° para lograr un mejor rendimiento a alta velocidad con un ala oblicua. Los estudios han demostrado que estos ángulos reducen la resistencia aerodinámica, lo que resulta en velocidades más altas y un mayor alcance con el mismo consumo de combustible.

En principio, no parece posible diseñar un avión de tal forma que esté completamente optimizado para ambas condiciones de vuelo. Sin embargo, el diseño del ala oblicua es un enfoque prometedor para acercarse a este ideal. Debido al barrido activamente ajustable con un número de Mach creciente, se puede lograr una gran eficiencia para una amplia gama de velocidades diferentes.

En teoría, se pueden lograr así condiciones significativamente mejores para los vuelos de transporte comercial ahorrando combustible y también siendo capaz de reducir el ruido de los aviones en las proximidades de los aeropuertos. Para los militares, entre otras cosas, existiría la posibilidad de un caza de muy largo alcance y duración de vuelo.

Proyecto de investigación del avión de pasajeros OFW de la NASA

La NASA ya ha realizado investigaciones para un avión de ala voladora oblicua (OFW) como avión comercial . En 1991 se llevó a cabo un estudio de diseño preliminar para un avión supersónico SAW con 500 asientos. Sobre la base de este estudio, se construyó un pequeño modelo de demostración por control remoto con una luz de 6,10 m. Este modelo voló solo una vez, durante cuatro minutos. Pero durante este tiempo fue posible realizar un vuelo estable mientras se ajustaba el ala de un barrido de 35 ° a 50 °. A pesar de este éxito, el programa de investigación de alta velocidad y otros estudios de SAW fueron cancelados.

Proyecto OFW de DARPA

La Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) ha firmado un contrato de 10,3 millones de dólares con Northrop Grumman para la planificación preliminar y la reducción de riesgos de un avión de prueba en forma de avión de demostración SAW. Este avión también se conoce como Switchblade .

El programa tiene como objetivo construir un avión de demostración para examinar los múltiples desafíos de un diseño tan radical. El avión previsto sería un avión de ala voladora pura, cuyo ala se puede mover en un movimiento giratorio de modo que un lado apunte en la dirección de vuelo y el otro lado en la dirección opuesta. Esta configuración promete una combinación de alta velocidad, alcance y duración del vuelo. El programa consta de dos partes: El objetivo de la fase 1 es formar los fundamentos teóricos y producir un diseño conceptual. En la fase 2 se diseña, construye y prueba una aeronave en vuelo. El resultado será una colección de datos que se pueden utilizar para futuros diseños de aviones militares.

Ya se han completado las pruebas en el túnel de viento para la aeronave. La construcción fue calificada como "viable y robusta".

Evidencia individual

  1. ^ [1] Vista de tres lados y descripción de Blohm & Voss P.202 en Luft46.com
  2. ↑ [2] Vista de tres lados y descripción del Messerschmitt Me P.1009-01 en Luft46.com
  3. ↑ G. Warwick - Flight International , No. 5029, Vol 169, página 20.
  4. ↑ Información sobre el proyecto DARPA ( Memento del 21 de abril de 2006 en Internet Archive )
  5. ↑ Análisis técnico detallado del concepto SAW ( Memento del 14 de mayo de 2006 en Internet Archive )
  6. ↑ New Angles: Los resultados del túnel de viento señalan el camino a seguir para el estudio del ala voladora oblicua de las colas, Semana de la aviación y tecnología espacial, 8 de octubre de 2007, págs.

enlaces web

Ver también