Questão:
Uma asa que percorre o comprimento de uma aeronave é viável?
jhabbott
2015-02-25 08:42:17 UTC
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Estava pensando em aviões de caça como o Harrier, que tem vetorização de empuxo e bicos de estabilização controlados por computador. Também um ângulo anédrico nas (pequenas) asas. A aeronave depende tanto da estabilização do computador e voa como um tijolo se o motor falhar, então por que ter essas asas? Você não poderia obter tanta sustentação das asas da mesma área que correm paralelas à fuselagem, que são asas muito mais curtas (da esquerda para a direita), mas mais profundas (da frente para trás)? E isso não criaria muito menos arrasto, reduzindo os requisitos de empuxo?

Tendo pensado sobre isso, percebi que, para os lutadores, provavelmente não é uma boa ideia, pois eles perderiam muito a capacidade de manobra do arremesso, mas para o passageiro jatos, uma abordagem estabilizada por rolamento com uma asa curta que percorre todo o comprimento teria a mesma sustentação enquanto reduzia o arrasto? Essa asa é viável?

De sua descrição, estou imaginando um dispositivo semelhante a um míssil movido a jato com aletas estreitas do comprimento da fuselagem em dois lados da aeronave. Se fosse possível, haveria uma campanha de marketing interessante para fazer o público viajante querer voar nessa aeronave quando está tão acostumado com as asas convencionais.
Sim - acho que seria algo como as barbatanas de uma enguia, mas nas laterais em vez de na parte superior / inferior.
Isso me lembra um pouco do [D-21] (https://en.wikipedia.org/wiki/Lockheed_D-21), com vetorização de empuxo.
as asas são tanto mais eficientes quanto mais compridas e estreitas. Veja os aviões a vela. Em algum lugar a Wikipedia explica tudo.
Trzy respostas:
#1
+8
ratchet freak
2015-02-25 16:07:03 UTC
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Você quer dizer relação de aspecto (da extensão ao comprimento longitudinal) muito baixa asas?

Baixa relação de aspecto tem maior arrasto induzido e deslize muito mal.

O coeficiente de arrasto total de uma aeronave pode ser expresso como:

$$ C_d = C_ {D0} + \ frac {{C_L} ^ 2} {\ pi e AR} $$

$ C_D $ é o coeficiente de arrasto da aeronave
$ C_ {d0} $ é o coeficiente de arrasto zero da aeronave,
$ C_L $ é o coeficiente de arrasto da aeronave,
$ \ pi $ é pi ,
$ e $ é o número de eficiência de Oswald
$ AR $ é a relação de aspecto.

Isso significa que o arrasto é inversamente proporcional à proporção da imagem. Portanto, uma proporção baixa precisa de mais impulso apenas para permanecer no ar. Isso significa custos de combustível mais altos.

Um dos requisitos para aeronaves comerciais é ser capaz de se recuperar após perder seus motores. Uma boa razão de planeio (que precisa de alta sustentação para arrasto) é essencial para isso.

Entendo - aquela página da Wikipedia realmente ajudou. Meu mal-entendido foi causado por não entender a diferença entre o arrasto parasita e o arrasto induzido e, portanto, presumir que a área geral da asa era a preocupação mais importante em termos de obtenção de sustentação.
#2
+2
Fred
2015-02-25 09:44:50 UTC
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Pensando no meu comentário acima, as aletas laterais do comprimento da fuselagem poderiam ser substituídas por aletas estabilizadoras menores e a tecnologia usada para mísseis de cruzeiro, com a adição de vetorização de empuxo, adaptada para aeronaves de passageiros que voam.

O vôo no ar pode ser alcançado, como comprovado por mísseis de cruzeiro e outros mísseis. A decolagem poderia ser assistida por rampa, se necessário, em parte porque os porta-aviões britânicos tinham rampas na proa quando os jatos Harrier estavam em serviço. O pouso pode ser um problema, mas é onde o vetor de empuxo seria crítico.

A outra opção é substituir as aletas laterais estreitas por asas de varredura variável que poderiam ser retraídas durante o vôo.

As funções de vetorização de empuxo seriam críticas para fornecer capacidade de manobra quando eventos inesperados ocorrerem, como evitar o mau tempo e a invasão do espaço de vôo por outras aeronaves - prevenção de colisão.

#3
+2
Olin Lathrop
2015-02-25 20:07:26 UTC
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Os helicópteros são a prova de que você não precisa de asas.

No entanto, asas curtas (esquerda direita), não importa o quão longas (frente traseira), são menos eficientes do que asas largas. Você pode ver isso pela física básica sem ter que entender nada sobre como as asas realmente funcionam.

Considere um avião em vôo reto, nivelado e constante. A força resultante no ar é empurrá-lo para baixo com o peso do avião. Essa força é produzida transmitindo impulso para baixo no ar imediatamente em torno do avião enquanto o avião passa. Momentum é massa x velocidade. Nesse sentido, asas atarracadas e asas largas são equivalentes. Você pode obter o mesmo impulso empurrando muito pouco ar (asa atarracada) ou muito ar um pouco (asa larga).

No entanto, considere o requisito de potência. A potência é proporcional ao quadrado da velocidade vezes a massa. Portanto, empurrar um pouco de ar em alta velocidade exige mais potência do que empurrar muito ar em baixa velocidade. As asas curtas transferem mais potência para o ar para o mesmo levantamento. Essa potência extra aparece como um arrasto maior, o que, em última análise, requer mais impulso dos motores para ser superado.

As asas largas e finas são melhores para a eficiência, mas existem limites estruturais e outras compensações. Observe que as asas dos planadores (onde a eficiência é muito importante já que a potência vem da perda de altitude) são muito largas, mas finas nas outras duas dimensões. Eles também não podem carregar muita carga útil, em parte porque as asas são muito frágeis para suportá-la.

Tudo é uma troca. Os caças a jato têm outros critérios importantes, como capacidade de manobra, alta velocidade máxima, boa visibilidade da cabine, pequena seção transversal do radar, etc. Muitas vezes é útil abrir mão de alguma eficiência em troca desses outros recursos. Tudo depende do que o avião deve fazer.

Dê uma olhada no F104 como um exemplo de asas grossas e finas. Era rápido, mas também muito complicado de voar, com vários pilotos perdidos devido à incapacidade de controlar o avião.

Os helicópteros têm asas: os rotores. É por isso que são frequentemente chamados de aeronaves de asa rotativa.
Eu ia dizer, parece que você está descrevendo o V-22 Osprey.


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