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Desde la invención del avión por los hermanos Wright hasta la actualidad, además de la potencia de la aviación, casi todos los avances importantes en la tecnología aeronáutica son inseparables del trabajo en el ala. El primero y más simple es el ala recta. Los bordes delantero y trasero del ala son perpendiculares al fuselaje y el ala es igual de ancha desde el interior hacia el exterior. Un ala de este tipo tiene una estructura simple, es fácil de fabricar y es más eficiente para generar sustentación, pero también tiene mayor resistencia. El brazo de momento de elevación hace que la fuerza sobre la raíz del ala sea muy desfavorable.

La imagen de arriba muestra el ala recta más simple del ala.

Para equilibrar la distribución de la sustentación, mejorar el diseño de fuerza del ala y reducir el peso, el ala recta se puede ahusar, estrechándose gradualmente desde el interior hacia el exterior, para mejorar la distribución de la sustentación, de modo que se genere más sustentación cerca del raíz del ala, acorta el brazo de momento y reduce la tensión de la raíz del ala. Los aviones pequeños y simples de baja velocidad pueden usar alas rectas simples para reducir los costos de fabricación, pero la mayoría de los aviones de ala recta con un poco más de persecución tienen un cierto grado de ahusamiento.

Un ala ligeramente cónica como la del C-130 estadounidense también se considera un ala recta.

Un ala recta cónica puede tener su borde de ataque ligeramente inclinado hacia atrás o su borde de salida ligeramente inclinado hacia adelante. Existe una ligera diferencia aerodinámica entre los dos, pero no cambia la esencia de un ala recta. Cuando la velocidad aumenta considerablemente, la desventaja de la alta resistencia del ala recta se vuelve más obvia, especialmente cuando la velocidad es cercana a la velocidad del sonido.

El cono puede hacer que el borde de ataque esté ligeramente inclinado hacia atrás, como el DC-3.

También puedes hacer que el borde de salida esté ligeramente inclinado hacia adelante, como en el C-130.

Porque cuando un avión avanza, ejerce presión sobre el aire que tiene delante, del mismo modo que la proa de un barco empuja las olas que tiene delante. La onda de presión se transmite capa por capa a la velocidad del sonido, que es la línea divisoria de las propiedades del aire. Cuando se vuela a velocidades subsónicas, el aire del frente es empujado por ondas de presión para alejarse del avión hacia ambos lados de manera ordenada. Sin embargo, cuando el avión alcanza la velocidad del sonido, ya no es posible que la onda de presión se precipite delante del avión y separe el aire delante de él a ambos lados de manera ordenada. En cambio, las ondas de presión se juntan y se vuelven más densas, como un sólido muro de piedra. Un avión que viaja a velocidades transónicas vuela contra un gran muro de piedra invisible. No es de extrañar que la resistencia aumente. Este es el origen de la barrera del sonido.

Este muro de piedra invisible también se llama onda de choque.

A medida que aumenta la velocidad, el frente de la onda de choque adquiere forma de cono, el ángulo de inclinación hacia atrás del cono aumenta con el aumento de la velocidad y el aire detrás del frente vuelve a una velocidad subsónica. Si el ala recta se barre hacia atrás como el ala de una golondrina y se "esconde" detrás del frente de choque causado por la nariz, se puede evitar la resistencia de la onda de choque causada por el ala misma.

Las superficies irregulares provocan ondas de choque oblicuas adicionales

El alemán Adolf Busmann propuso el ala en flecha en los años 30, pero en aquella época no llamó la atención.

Por supuesto, también está la tecnología negra del legendario jefe de estado.

Pero, de hecho, el efecto de las alas en flecha para evitar la resistencia de las ondas de choque causadas por las propias alas ya se ha reflejado antes de que la velocidad del avión alcance la velocidad supersónica. El ala genera sustentación acelerando el flujo de aire en la superficie superior para crear una diferencia de velocidad entre el flujo de aire en las superficies superior e inferior, lo que a su vez resulta en una diferencia de presión. A altas velocidades subsónicas, la velocidad del flujo de aire en la superficie superior del ala puede exceder la velocidad del sonido. Si se utiliza un ala en flecha, el flujo de aire que se aproxima se descompone en un componente perpendicular al borde de ataque del ala (componente normal) y un componente paralelo al borde de ataque del ala (componente de dirección de envergadura) según el ángulo de barrido. El componente normal genera sustentación y el componente en dirección del tramo Los componentes no producen sustentación. Cuando el ángulo de barrido es igual a cero, la componente normal es igual al flujo de aire entrante; cuanto mayor es el ángulo de barrido, menor es la componente normal. Es decir, utilizando un ángulo de barrido apropiado, el flujo de aire en la superficie superior del ala de un avión altamente subsónico se puede reducir por debajo de la velocidad del sonido en la dirección normal para evitar el arrastre de las ondas de choque.

El ángulo de la onda de choque oblicua es mayor que el ángulo de rotación del plano. Ésta es la relación entre los dos.

El barrido del ala hace que el componente de velocidad se descomponga en la envergadura y en las direcciones normales. El componente normal es menor que la velocidad original, lo que retrasa la generación de ondas de choque.

Las alas en flecha se utilizan ampliamente en aviones transónicos (0,8-1,2 veces la velocidad del sonido) y subsónicos altos, como el avión de combate J-6 y varios aviones de pasajeros Boeing y Airbus.

El MiG-15 y el F-86 son la primera generación de aviones de combate que adoptan alas en flecha. Ambos son aviones de combate altamente subsónicos.

El "Lightning" británico, el F-100 estadounidense y el MiG-19 soviético son la primera generación de cazas supersónicos de ala en flecha.

Bajo la misma envergadura, el ala delta tiene un área de ala mayor y mayor sustentación; la raíz del ala es más larga, se necesita menos refuerzo estructural y el peso es más liviano para la misma área del ala. Las características de resistencia de un ala, por otro lado, están determinadas por el espesor relativo, que es la relación entre el espesor real del ala y la longitud de su cuerda (la distancia entre los bordes delantero y trasero del ala). El grosor real y la longitud de la cuerda del ala varían con las diferentes posiciones de envergadura, por lo que generalmente se utiliza la relación entre el grosor y la longitud de la cuerda a 1/4 de envergadura. El ala delta tiene una cuerda más larga y, aunque el espesor relativo permanece sin cambios, el espesor real es más grueso, lo que no sólo simplifica el diseño estructural y la fabricación, sino que también es beneficioso para la reducción de peso, sino que también aumenta el volumen interior del ala, lo que resulta beneficioso para la salud. aumentar la capacidad de combustible en el avión.

F-106 americano

Después de la década de 1950, cada vez menos aviones supersónicos utilizaban grandes alas en flecha y la mayoría utilizaba alas delta. El J-8II y el J-10 son ambos alas delta, y los europeos "Typhoon", "Rafale" y "Grippen" también son alas delta.

J-8IIM

J-10A

tifón

ráfaga

Y... la gloria del tercer hermano Indostán...

El siguiente es el ala trapezoidal, pero el ala delta no domina el mundo. Cuando vuelan a velocidad supersónica, las alas pueden evitar el arrastre de las ondas de choque "escondiéndose" detrás del frente del cono de choque. En otras palabras, un ala con una envergadura más corta también puede lograr una reducción de la resistencia. Para maximizar el área del ala y asegurar una sustentación suficiente, se puede aumentar la longitud de la cuerda del ala, o incluso se puede barrer el borde de fuga recto hacia adelante para formar un ala trapezoidal rechoncha. Las alas en flecha dependen del ángulo de barrido para reducir la resistencia, pero un ángulo de barrido grande genera un componente de envergadura grande, lo que provoca una pérdida de sustentación. Especialmente a bajas velocidades, un ángulo de barrido grande hace que una gran parte del flujo de aire que se aproxima se "deslice". Si se cae, provocará el problema de una sustentación insuficiente a bajas velocidades. Por lo tanto, las velocidades de despegue y aterrizaje de los grandes aviones de ala en flecha son generalmente relativamente altas y la maniobrabilidad no es lo suficientemente buena.

El ala delta tiene el mismo problema. Por el contrario, las alas trapezoidales no dependen del ángulo de barrido para reducir la resistencia, por lo que el ángulo de barrido del borde de ataque del ala puede ser menor, lo que se acerca más por naturaleza a un ala recta con la misma envergadura y tiene mejor sustentación. Sin embargo, la envergadura del ala trapezoidal es limitada, por lo que el resultado final no es necesariamente mejor que el de un ala en flecha grande o un ala delta.

La Fuerza Aérea de Pakistán también está equipada con el J-6 de ala en flecha, el F-104 de ala trapezoidal y el Mirage III de ala delta. Esta imagen muestra mejor las características de los tres al mismo tiempo.

En comparación con el ala delta, el ala trapezoidal se usa con menos frecuencia, pero todavía hay algunos creyentes leales, especialmente Northrop. Tanto el F-5 como el F-18 son alas trapezoidales. El F-104 de Lockheed también tiene un ala trapezoidal, pero el F-22 ha ido más allá del ala trapezoidal tradicional y se encuentra en algún lugar entre un ala trapezoidal y un ala delta.

Para obtener contenido más interesante, consulte: El dios feroz en el campo de batalla ucraniano: un inventario de la artillería autopropulsada rusa

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