Quais são as diferentes formas de asas? Quais são as vantagens de cada um? Onde eles são comumente usados?

A forma de planta da asa (que é a forma e o layout da asa) de cada aeronave é baseada principalmente nos requisitos aerodinâmicos. Existem outras considerações como discrição, controlabilidade etc. A terminologia básica na geometria da asa é dada na figura abaixo.

^{Fonte: grc.nasa.gov}

A maioria das plataformas de asa em uso (ou foram usadas) se enquadram em uma dessas categorias.

elíptico Aerodinamicamente, a forma de planta elíptica é a mais eficiente, já que a distribuição elíptica de elevação spanwise tem o menor arrasto induzido possível (conforme indicado pela teoria do aerofólio fino). No entanto, a desvantagem mais importante da asa elíptica é que sua capacidade de fabricação é baixa.

Talvez a aeronave mais famosa com forma elíptica seja a Spitfire Supermarine, usado na batalha de Britan.

^{"Spitfire mark19 ps853 planform arp"de Adrian Pingstone (Arpingstone) - Trabalho próprio. Licenciado sob domínio público via Commons.}

Curiosamente, a asa elíptica não foi decidida para minimizar o arrasto induzido, mas para abrigar o trem de pouso retrátil, juntamente com armas e munições dentro de uma asa que tinha que ser fina. Conforme o designer Beverly Shenstone,

The ellipse was simply the shape that allowed us the thinnest possible wing with room inside to carry the necessary structure and the things we wanted to cram in. And it looked nice.

Algumas aeronaves como a Seversky P-35 possuía uma asa semi-elíptica, com apenas a borda dianteira ou traseira elíptica.

^{"Seversky SEV-DS"por Unknown - http://www.flickr.com/photos/sdasmarchives/8392339249/in/set-72157631292290354. Licenciado sob CC0 via Commons.}

Retangular Indiscutivelmente a forma de planta da asa mais simples do ponto de vista da fabricação, a asa retangular é uma asa reta e sem adestramento. Um bom exemplo seria o avião leve geral como Piper PA 38.

^{"Piper pa-38-112 g-bppf arp". Licenciado sob domínio público via Commons.}

A principal desvantagem desta asa é que ela é aerodinamicamente ineficiente.

Asa Cônica Esta é uma modificação da asa retangular, na qual o acorde varia ao longo do vão para aproximar a distribuição de elevação elíptica. Embora não seja tão eficiente quanto a distribuição elíptica do elevador, oferece um compromisso entre capacidade de fabricação e eficiência.

Um bom exemplo de aeronave que usa esse tipo de asa é o norte-americano Mustang P-51, que se tornou o principal lutador de escolta da USAAF contra a Luftwaffe.

^{"Mustang P51-d 472216 arp". Licenciado sob domínio público via Commons.}

Acorde constante com exterior cônico Isso fica no meio do caminho entre a asa retangular e a asa cônica, com a parte interna tendo corda constante e a parte externa com uma conicidade.

Um exemplo muito bom desse tipo de asa é o English Electric Canberra.

^Fonte:

Quase todas as asas vistas até agora são usadas em aeronaves subsônicas devido ao grande arrasto causado por elas no regime transônico. A maioria das asas usadas em aeronaves supersônicas se enquadra em uma das seguintes categorias.

delta O delta é uma asa de proporção muito baixa usada em aeronaves supersônicas, principalmente nos projetos europeus. As principais vantagens da asa delta é que é eficiente em todos os regimes de vôo (subsônico, transônico e supersônico). Além disso, a asa oferece uma grande área de asa para a forma, reduzindo o carregamento da asa e melhorando a manobrabilidade.

O design da asa delta também é estruturalmente muito forte, oferecendo grande volume de combustível interno. As asas delta também são bastante simples de construir e manter.

As principais desvantagens são que eles têm um arrasto induzido alto devido à baixa proporção de aspecto e também que eles devem ter alto ângulo de ataque em baixas velocidades (decolagem e pouso), principalmente devido ao fato de que nessas velocidades o levantamento é gerado por vórtices. Para compensar isso, eles têm altos ângulos de estol.

Um exemplo muito bom para essa ala é o Dassault Mirage 2000, que é um exemplo de delta sem cauda, ​​ou seja, sem estabilizadores horizontais.

^{Fonte: www.aircraftrecognition.co.uk}

Uma variante da asa delta usada em algumas aeronaves é aquela com estabilizador horizontal (delta com cauda), a mais famosa delas é a russa Mikoyan-Gurevich MiG-21.

^{Fonte: hdwallpapers.cat}

Outra variante é aquela usada pelo Eurofighter Typhoon, o chamado delta recortado, em que as pontas do delta são "cortadas" para reduzir o arrasto em altos ângulos de ataque.

^{"Eurofighter 9803 2"Por Kogo - Trabalho próprio. Licenciado sob GFDL via Commons.}

Ainda outra variante da asa delta (essa forma planificada é muito popular em aviões de combate) é o chamado delta duplo, onde o ângulo da aresta principal não é constante, mas tem dois valores diferentes. Um bom exemplo disso é o Aviões de combate leve 'Tejas' em desenvolvimento na Índia.

^{"LCA Tejas"por Rinju9 - Trabalho próprio. Licenciado sob CC BY-SA 3.0 via Commons.}

Trapezoidal A asa trapezoidal é uma configuração de alto desempenho, de modo que a aresta principal recua e a aresta traseira avança. Isso é encontrado principalmente em aviões de combate dos EUA.

Essa configuração de asa oferece vôo supersônico eficiente e tem características de furtividade muito boas. No entanto, a carga da asa é bastante alta, resultando em manobrabilidade reduzida, especialmente na taxa de rotação instantânea.

Essa configuração de asa é usada principalmente no Lockheed Martin F-22 Raptor.

^{"F 22 exibição do compartimento da bomba de raptor 2014 Reno Air Races photo D Ramey Logan"Por WPPilot - Trabalho próprio. Licenciado sob CC BY-SA 4.0 via Commons.}

Ogiva O Ogive é um tipo de asa supersônica usada em aeronaves de alta velocidade. Essa é uma forma matemática complexa derivada para minimizar o arrasto, especialmente em velocidades supersônicas. Eles oferecem excelente desempenho supersônico, com um mínimo de arrasto. No entanto, eles são extremamente complexos e a fabricação é difícil, enquanto o desempenho subsônico é baixo em comparação.

A aeronave mais importante que usa essa asa é a Aérospatiale-BAC Concorde, uma das duas aeronaves comerciais supersônicas.

^{Fonte: www.wired.com}

As formas planas da asa também podem ser classificadas em sua varredura e variabilidade.

Asas varridas As arestas principais dessas asas são recuadas. Isso é feito para reduzir o arrasto nas velocidades transônicas, que é determinada pela velocidade normal da asa.

Essa forma de plano é usada em quase todas as aeronaves comerciais de alta velocidade. Um bom exemplo seria o 787 Boeing Dreamliner.

^{"Boeing 787-8 Dreamliner N787FT KBFI"por redlegsfan21 - Flickr: N787FT. Licenciado sob CC BY-SA 2.0 via Commons.}

Asas varridas para a frente Uma desvantagem das asas traseiras varridas é que, devido às características do fluxo, os ailerons param antes das abas (ou seja, as asas externas param primeiro), o que pode levar a problemas de controlabilidade. Para superar isso, asas varridas para a frente foram usadas em algumas aeronaves (experimentais).

O problema do homem com a asa dianteira varrida é que ela produz torção da asa à medida que se dobra sob carga, resultando em maior estresse na raiz da asa do que em uma asa traseira reta ou varrida similar. Uma das poucas aeronaves a usar essa asa é a Sukoi Su-47 Berkut.

^{Fonte: tom-clancys-hawx.wikia.com}

Asas de varredura variáveis Para altas velocidades (transônica e supersônica), a asa varrida é mais adequada, enquanto que para o vôo em baixa velocidade (subsônica), as asas não varridas são melhores. Asas de varredura variáveis ​​foram usadas para otimizar a forma da asa em uma ampla gama de velocidades. O principal problema com esse tipo de asa é a complexidade mecânica.

A primeira aeronave a entrar em serviço com a asa variável de varredura foi a General Dynamics F-111 Aardvak.

^{"Sequência de varredura de asa F-111A"por Unknown. - http://www.nationalmuseum.af.mil/factsheets/factsheet_media.asp?fsID=2321&page=3. Licenciado sob domínio público via Wikipedia.}

Embora a maioria das aeronaves tenha usado essas formas planas, várias outras formas de asas também foram experimentadas.

Por exemplo, a Handley Page Victor usou uma asa em forma de crescente.

^Fonte:

O F-16 XL usou uma asa delta com flecha dupla.

^{Fonte: www.nasa.gov}

Um ponto a ser observado é que a maioria das aeronaves em operação ou desenvolvimento utiliza formas de asas planas que são uma combinação das alternativas acima, e não qualquer uma delas.

Aqui é uma lista pictórica de plataformas. As diferentes plataformas são projetadas para produzir as mais altas elevador: taxa de arrasto em várias velocidades enquanto ainda é produtivo. Asas varridas e delta são para velocidades Aproximando e superior a velocidade do som. Elíptico, cônico e retangular são para velocidades subsônicas. A essas velocidades, a principal questão é arrasto induzido. A asa retangular é a mais fácil de construir. A asa elíptica tem o menor arrasto induzido. Cônico é um compromisso entre os dois. Existem outros fatores, como o comportamento de estol, que influenciam a escolha da forma do plano. Muito atarraxamento e uma parada nas pontas podem resultar em um giro. A ligação aqui tem mais.