Ayer vi esta imagen del Bird of Prey y me pregunté sobre el diseño del ala ¿y qué ventajas tendría este diseño de ala único en comparación con otros aviones?
Fuente: (www.wired.com)
Respuesta
El Boeing Bird de Prey es de hecho un avión único, que fue un proyecto interno en lugar de un X-Project financiado por el gobierno. Se usó principalmente como demostrador de tecnología para tecnologías de baja observación.
El Bird of Prey es bastante inusual para un avión de solo ala (en el sentido de que no tenía estabilizador) que era estáticamente estable y no requería corregir entradas de una computadora. Esta estabilidad se logró gracias a la sustentación generada por los lomos frente al fuselaje.
Aquí hay un vistazo más de cerca a los lomos.
Fuente: www.freerepublic.com
Los lomos producen elevación generando vórtices (similar al ala delta). Básicamente, los lomos producen vórtices separados a cada lado del fuselaje, lo que produce sustentación. Según adg.stanford.edu,
En lugar de reducir la sustentación del ala, los vórtices del borde de ataque, aumentan la sustentación del ala de una manera no lineal. Se puede ver que el vórtice reduce las presiones de la superficie superior al inducir velocidades más altas en la superficie superior
Imagen de Efectos de la cola vertical y la geometría de entrada / salida en la estabilidad de una configuración de caza con alas de diamante de Mitchell E. Fossum et al., al que se accede a través de http://enu.kz/
Para compare cómo el lomo genera sustentación similar a un ala delta, es instructivo ver los patrones de flujo de vórtice en un ala delta delgada (recortada) con un cuerpo frontal de lomo.
Imagen de Sobre las características aerodinámicas y de estabilidad no lineales de un Chine-Forebody Slender genérico- Wing Fighter – Configuración por Gary E. Erickson y Jay M. Brandon, Memorando Técnico de la NASA 89447, etiquetado de la mina.
Un ejemplo de un ala delta con un frente de lomo muestra los dos vórtices que se generan a partir de los lomos y el ala muy inclinada hacia atrás, similar al ave de presa.
Imagen de Análisis aerodinámico de un caza genérico con una configuración de Fuselaje Chine / Delta Wing usando simulación retardada de remolino separado por Tiger L. Jeans et al, accesible a través de calpoly.edu
Las fuerzas que actúan sobre el eje longitudinal de la aeronave se parecen a esto (no estoy seguro de los valores o ubicaciones exactos), lo que lleva a una aeronave estáticamente estable.
Perfil de bj-o23.deviantart.com, trabajo de otros.
Los lomos también ayudan a reducir la sección transversal del radar, según dictionary.sensagent.com (atribuido a The Radar Game por Rebecca Grant):
Una extensión de borde de ataque estándar se une a th El fuselaje en ángulo, mientras que un lomo es una extensión de la curvatura del fuselaje. Por lo tanto, los lomos evitan presentar reflectores de esquina o lados verticales a los radares.
Este diseño se ha convertido desde entonces en estándar en UAV (Boeing) como X-45, etc.
Otra característica es que los lados del fuselaje son paralelos entre sí, lo que ayuda a reducir la sección transversal del radar al reflejar las ondas del radar lejos de la fuente.
Fuente: gizmodo.com
El diseño del ala es bastante inusual, un sección poliédrica con secciones internas diedras (en ángulo hacia arriba) y secciones externas anédricas (en ángulo hacia abajo), que ayudaron en el sigilo y la estabilidad.
Fuente: Soldiersystems.net
El ala tiene un ángulo de barrido bastante alto (~ 65 grados) para una baja velocidad de los aviones, para mejorar el sigilo.
Respuesta
Antecedentes
Desde @aeroalias «respuesta simplemente reproduce lo que se dice en Wikipedia, agregaré algunos pensamientos más (aunque sin las imágenes, ya hay muchos en la otra respuesta).
En primer lugar, el diseño está destinado al vuelo transónico, pero el desarrollo fue financiado de forma privada por McDonnell-Douglas y tuvo que mantener los costos bajos.Como consecuencia, la aeronave de demostración utilizó un motor de clase de empuje de 3000 lb ( Pratt & Whitney Canada JT15D5C ) que es se utiliza más en entrenadores militares y aviones comerciales que en aviones de combate. Esto mantuvo la velocidad máxima del avión y las fuerzas aerodinámicas bajas, lo que ayudó a mantener los sistemas simples y la estructura pequeña. Un avión de producción sería mucho más grande y usaría un motor mucho más potente.
Cuando McDonnell -Douglas no fue seleccionado para el programa ATF a fines de los años ochenta, decidieron ponerse en el mapa construyendo un demostrador que debería mostrar sus bajos observables experiencia. Habían fundado su propia oficina de diseño para programas negros, llamada Phantom Works , que refleja el enfoque de Lockheed con su Skunk Works rama.
La aeronave
Aproximadamente la mitad de la sustentación en vuelo nivelado es producida por el fuselaje delantero. Wikipedia dice que son los lomos, pero sólo provocan la generación de un par de vórtices como los de un ala delta, y la baja presión causada por las velocidades de este vórtice crea sustentación en el fuselaje delantero. De alguna manera, el Bird of Prey es un avión canard .
La otra mitad de la sustentación es aportada por las alas, que nuevamente crean vórtices elevación debido al alto ángulo de barrido del borde de ataque. El diedro del ala interior se eligió para
- levantar las puntas, de modo que las aletas / aletas tengan suficiente espacio para apuntar hacia abajo. Tenga en cuenta que las puntas de las aletas están recortadas para proporcionar suficiente espacio para la rotación. Este ángulo de reducción también indica el ángulo de rotación y el ángulo de ataque a baja velocidad.
- proporciona un momento de balanceo negativo debido al deslizamiento lateral, reduciendo el efecto de las aletas.
Las aletas regulares que apuntan hacia arriba tienen una serie de desventajas, una de ellas es su inducción de sustentación en el ala cuando sus timones se desvían , lo que produce un momento de balanceo no deseado. y evita que la aeronave gire en el giro previsto.Las aletas que apuntan hacia abajo ayudaron a que la aeronave pudiera volar sin control por computadora, porque ayudan con
- estabilidad direccional, posible por su posición trasera debido a la alta ángulo de barrido del ala
- momento de balanceo con deflexión del timón, haciendo rodar la aeronave en la dirección del giro ordenada por los timones.
El ángulo de barrido alto se eligió para el alto -Régimen de vuelo subsónico de cualquier versión de producción y para desviar la señal de radar de retorno lejos del emisor. of Prey es un diseño de dos lóbulos (consulte esta respuesta para obtener más detalles)
Comentarios
- ¿Cómo se crea este vórtice? Nunca había oído hablar de él antes. El único ascensor del que he oído hablar son las presiones altas y bajas en el ala. ¿Las alas delta tienen una forma diferente de producir elevación?
- @Ethan: Consulte esta respuesta para obtener una explicación. La sustentación todavía se produce por la baja presión sobre el ala, pero el mecanismo para lograr esta baja presión es diferente en alas delta con un alto ángulo de ataque.