Asas retas versus asas delta, asa variável com capacidade de varrimento para frente [duplicado]

Em baixa velocidade, a chave para reduzir o "arrasto induzido" é ter uma alta proporção, ou seja, você quer asas longas e finas. Pense planadores. Agora, é claro, isso não é fácil de construir, e por razões inteiramente práticas, você pode querer algo mais quadrado do que um planador. Essa é uma das muitas trocas de engenharia que todo projeto de aeronave exige. Confira as asas esbeltas neste Q400:

As coisas se tornam mais interessantes à medida que a velocidade aumenta.

Primeiro, quando você entra na área transônica acima de cerca de 450 mph, uma nova forma de arrasto começa a se formar, a chamada "arrasto de onda". A maneira de reduzir isso é fazer a asa como fino quanto possível, ou para ser mais específico, tenha o mínimo de curvatura nas bordas superior e inferior. Em última análise, você quer um prato quase plano.

Agora, é claro, o levantamento é gerado por essa curvatura, então isso é um problema. E quando você tenta reduzir essa curvatura para diminuir o arrasto de onda, mas ainda quer a mesma sustentação, bem, você precisa aumentar a asa da frente para trás (pense nisso) e agora seu arrasto induzido aumenta e o atrito da pele também na maioria dos casos.

Então, há um truque. Se você varrer a asa para trás, o ar que flui sobre ela percorre uma distância maior. Por isso, pensa que a asa é mais longa da frente para trás e tem menos curvatura, o que reduz o arrasto da onda. No entanto, em baixas velocidades, o ar flui suavemente sobre as curvas e vê o perfil original da asa. Então você tem uma asa grossa que parece fina. Confira este F-86, observe que as asas são realmente muito grossas:

Agora, quando você se torna supersônico, as coisas mudam mais uma vez. Nesse caso, o arrasto é minimizado com a menor largura possível. Portanto, para esse tipo de design, você quer asas curtas e grossas com muito acorde (frente-trás) e acaba com o F-104 .:

Agora você tem uma asa que é absolutamente terrível em baixas velocidades e, por esse motivo, muitos F-104s caíram enquanto os pilotos tentavam acompanhar o avião enquanto pousavam em velocidades redonkulous necessárias para manter a coisa no ar.

Os deltas geralmente são apenas asas varridas com o interior preenchido. Se você quiser ver um exemplo que realmente ilustre isso, veja o English Electric Lightning:

Se eles preenchessem essa pequena parte, seria um delta. Mas há um truque que você entra em um delta e não em uma asa varrida ...

Em ângulos de ataque muito altos, com o nariz alto, o ar ao longo da borda da asa pode gerar um vórtice ao longo da fuselagem. Se houver uma asa embaixo, isso gera sustentação. Mal, com muita resistência, mas levante. Então você tem esse pequeno efeito de pônei de um truque; isso funciona muito bem em alta velocidade, mas também funciona bem em velocidades muito baixas também. Mas isso só funciona se o vórtice estiver acima da asa real, então o Lightning não obteve todas as vantagens aqui.

O problema dos deltas é que eles são grandes e pesados, mas também têm mais espaço para combustível. Mais compensações. Mas então alguém surgiu com uma nova idéia: faça uma asa varrida normal e adicione um pouco de delta:

Você pode até ver os vórtices nesta imagem. Nesse caso, o bit-of-delta é chamado de "extensão de ponta".

Asas variáveis ​​são simplesmente uma tentativa de colocar tudo isso em uma única aeronave. Gire-os para frente e você terá uma asa longa e fina como o Q400. Gire-os para trás e você terá uma asa realmente varrida ou até um delta e, ao mesmo tempo, a largura será reduzida. Então agora você pode ir rápido ou devagar. Apenas pesa muito.

A varredura para frente é basicamente idêntica à varrida para trás. Não se trata de elevação neste caso, mas de uma tentativa de controlar algo chamado fluxo em sentido horário. Confira esta ala do MiG-17:

Você vê aquelas placas de metal? O que acontece em uma asa varrida é que a forma faz com que parte do ar se mova para o lado. Isso é uma coisa ruim. Portanto, essas placas agarram o ar em movimento lateral e o redirecionam sobre a asa novamente. O mesmo acontece nos deltas, confira o entalhe no CF-105, a mesma idéia:

Agora, a idéia aqui é que o vento está seguindo a ponta da asa. Então, o que acontece se você varrer para o outro lado? Bem, então segue a asa na fuselagem e para. Presto, problema resolvido e sem pratos ou entalhes! O problema é que é realmente difícil criar uma que não se rompa, e é por isso que não é comum.

As grandes diferenças entre uma asa delta e uma asa reta se dividem em pensar nelas de duas maneiras: proporção e varredura. Uma asa delta terá uma pequena proporção (curta e atarracada), além de varrer. Asas retas podem ter uma proporção de aspecto pequena (pense em F-104) ou proporção de aspecto grande (mais como um U-2). As asas delta têm um arrasto induzido alto (não é bom para vôo lento), mas têm características favoráveis ​​em alta velocidade (como arrasto de baixa onda). Asas retas podem ser mais fortes porque podem ser mais fáceis de fabricar (isso é uma generalização). Quando você os cria alta proporção, obtém menor arrasto induzido e bom desempenho em grandes altitudes, mas é claro que há desvantagens. Você pode ter aeronaves com asas varridas que não sejam asas delta (B-52) por razões como manipular o fluxo no sentido horário ou manter as asas afastadas de ondas de choque. Você pode encontrar muita literatura sobre design de asas; esses são apenas alguns destaques. Alguns exemplos de aeronaves de asa oscilante que fazem a transição de retas para altamente varridas em voo são os F-14s e B-1Bs. O X-39 fez uma varredura para a frente (tornou a aeronave muito manobrável) e voou com sucesso, mas é difícil construir uma estrutura como essa para lidar com cargas.