O aerofólio de cruzeiro subsônico altamente otimizado é menos seguro para voos AOA mais altos? [duplicado]

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O aerofólio de cruzeiro subsônico altamente otimizado é menos seguro para voos AOA mais altos? [duplicado]

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Um exame do perfil da asa do avião 737 e de uma baleia azul leva à questão de saber se o aerofólio de cruzeiro subsônico de número elevado de Reynolds e o aerofólio AOA de baixa velocidade e alta são compatíveis.

Os perfis aerodinâmicos supercríticos são projetados para um vôo de cruzeiro eficiente, contando com a sustentação do fundo e minimizando a aceleração do ar por cima, para evitar a criação de arrasto que produz ondas de choque transsônicas.

A baleia azul foi projetada para navegar eficientemente por milhares de quilômetros, através de um fluido viscoso e não compressível (água). Sua forma inclui uma testa inferior arredondada e inclinada e uma parte superior mais plana, muito semelhante a um aerofólio supercrítico! A aplicação de empuxo nessa forma forneceria "elevação" simplesmente direcionando a água "para baixo" (ou empurrando a baleia "para cima").

Número de Reynolds = Velocidade × Corda / Viscosidade Cinemática

Número de Reynolds Século XIX: Tipo VII U Barco (submarino): velocidade: Medidores 20 / segundo comprimento do acorde: Medidores 4. Viscosidade cinemática (água do mar): 70 × 1.04e-10

      4 × 70 / 1.04 × 10e-6 = 269 milhões

Número de Reynolds Blue Whale: velocidade: 5 metros / segundo, comprimento do acorde: 30 metros Viscosidade cinemática (água do mar): 1.04 × 10e-6

      5 × 30 / 1.04 × 10e-6 = 144 milhões

Número de Reynolds Perfil aerodinâmico supercrítico (aproximado): velocidade 300 metros / segundo, Comprimento da corda: 4 metros Viscosidade cinemática (ar): 1.46 × 10e-5

    300 × 4 / 1.46 × 10e-5 = 82 milhões

Número de Reynolds Cessna 172 Perfil aerodinâmico: velocidade 30 metros / segundo Comprimento do acorde: 2 metros Viscosidade cinemática (ar): 1.46 × 10e-5

   30 × 2 / 1.46 × 10e-5 = 4 milhões

Número de Reynolds Albatroz (pássaro) perfil aéreo: velocidade 10 metros / segundo Comprimento do acorde: 0.2 metros Viscosidade cinemática (ar): 1.46 × 10e-5

  10 x 0.2 / 1.46 x 10e-5 = 140,000

Podemos ver que a asa supercrítica está mais ao alcance da baleia azul!

Quando inclinado para uma AOA mais alta, essa forma seria uma asa muito ruim no sentido clássico de Bernoulli, pois a elevação superior de contribuição significativa seria perdida em uma AOA mais baixa do que um aerofólio arredondado superior, comportando-se muito mais como uma placa plana (consulte polares).

Há relatos de pilotos de companhias aéreas estendendo suas lâminas a velocidades mais altas para obter melhor desempenho (e se metendo em problemas por fazê-lo).

Portanto, para os projetistas modernos, não seria importante considerar um sistema de baixa velocidade mais robusto que pudesse ser deixado (em graus variados) em velocidades mais altas (V flaps máximos e slats com velocidade do ar estendida) para ajudar a evitar o bloqueio?

Isso poderia criar uma margem de segurança mais ampla para as fases de subida e descida do voo. Os ganhos de eficiência conquistados com afinco no vôo de cruzeiro (da asa supercrítica) seriam mantidos quando estiverem totalmente retraídos, mas apenas em velocidade segura e em condições AOA (por exemplo, acima dos pés 10,000 ou no nível do voo de cruzeiro).

aerofólio ângulo de ataque transônico

por Robert DiGiovanni 27.09.2019 / 17:36

1 resposta

Tags aerofólio ângulo de ataque transônico

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A resposta curta, à parte as baleias, é sim. Essas asas, chamadas "supercrítico" porque o Mach # crítico é elevado, tende a sofrer com o estol de vanguarda que torna perigoso o comportamento natural do estol da aeronave. Esses aviões normalmente exigem empurradores de vara (como @Peter Kampf menciona em esta Em resposta, o 737, mesmo os mais recentes que receberam asas reprojetadas, não possui realmente uma asa supercrítica "pura" e acredito que é por isso que eles não precisam de empurradores de vara).

Os jatos executivos Challenger e a linha de regionais do CRJ têm perfis supercríticos. O perfil promove uma separação do fluxo pré-estol e um recolocação imediata no LE, chamado de Bolha Laminar, que se formaria em alguma AOA antes do estol.

Isso teve um efeito semelhante a ter uma tira de estol ou forma de gelo, com a bolha formando um fio de trip por assim dizer. Isso faz com que a asa fique parada na borda de ataque em vez de avançar a partir da borda traseira, o que significa que toda a asa soltou tudo de uma vez sem nenhum buffet ou outro aviso, com tendência a progredir direto para uma baia profunda. Os Challengers e os RJs têm empurradores de pau por causa disso; eles nunca devem parar naturalmente, porque provavelmente será irrecuperável. A Bombardier fez muitos testes com vários curativos aerodinâmicos, como geradores de vórtice e vortilons e outros, e eles não ajudaram.

Os CRJs maiores que o 200 têm ripas LE e são praticamente ripas instáveis, mas também têm as mesmas ripas retraídas LE e ainda precisam de empurradores. Voar com ripas estendidas em alta velocidade está fora de questão. O arrasto que eles produzem é enorme, como você descobre quando aterra pela primeira vez depois de pilotar um CRJ200 de ponta dura. A incorporação de um slot fixo na borda de ataque pode ser feita, mas eles são bastante desgastantes e negariam o benefício que você está procurando em primeiro lugar, e tenho certeza de que existem outros problemas relacionados ao mach com um slot fixo.