A resposta para outra pergunta menciona o bastante incomum asa pivô. Do ponto de vista aerodinâmico, quais são os benefícios de uma asa oblíqua em comparação com um delta, um trapézio ou uma asa varrida para frente?
Há outras diferenças lá?
Note que estou perguntando sobre a asa oblíqua quando é oblíqua. As vantagens de aeronaves de varredura variável já foram discutido longamente.
A asa pivô, também chamada de asa oblíqua, é um tipo de design de asa que tenta minimizar o arrasto em toda a faixa de velocidade da aeronave.
Em baixas velocidades, a principal preocupação é o arrasto induzido, que pode ser reduzido aumentando a taxa de proporção. É por isso que aeronaves de baixa velocidade, como planadores, têm asas muito longas e finas.
À medida que a velocidade aumenta, o arrasto induzido cai rapidamente e o arrasto de onda passa a dominar em velocidades supersônicas. Esta é a razão pela qual aeronaves supersônicas têm asas altamente varridas com proporções muito pequenas.
Uma maneira de reduzir o arrasto em alta velocidade é varrer a asa. O componente de velocidade perpendicular à asa é reduzido, reduzindo o arrasto.
A asa delta é uma asa altamente varrida usada em aeronaves de combate supersônicas. Um bom exemplo é o Eurofighter Typhoon, que é um delta sem cauda. A asa delta oferece excelente desempenho supersônico e possui um alto ângulo de estol. No entanto, a asa 'sangra' a energia rapidamente durante as curvas e requer altos ângulos de decolagem e pouso.
"Desenho de linha Eurofighter Typhoon"Por Inductiveload - Trabalho próprio. Licenciado sob domínio público via Commons.
A asa trapezoidal é uma versão da asa de alta velocidade com pequena proporção. O exemplo mais famoso do uso da asa trapezoidal foi o Lockheed F-104 Starfighter, que teve excelente desempenho em alta velocidade. No entanto, a aeronave possuía altas velocidades de decolagem e pouso e desempenho comparativamente menor em baixa velocidade.
"Caça estelar Lockheed F-104C"Por Kaboldy - Trabalho próprio. Licenciado sob GFDL via Commons.
Quase todas as asas varridas em uso são varridas para trás. Uma desvantagem desse tipo de asa é que o fluxo de ar é da raiz até a ponta e, como conseqüência, os ailerons (externos) param antes da parte interna da asa e isso resulta na perda do controle do rolamento em altos ângulos de ataque. Isso pode ser evitado varrendo a asa para frente. No entanto, o esforço de flexão na raiz da asa é aumentado devido à torção aeroelástica.
fonte: NASA
O problema com as asas de varredura fixas é que o que é eficiente em um regime não será o mesmo no outro. Uma maneira de reduzir o arrasto em todas as velocidades é alterar a varredura e a proporção da asa.
As asas de varredura variáveis alteram a proporção, girando uma parte da asa.
"Três F-111s com diferentes configurações de asas"de Jason B, da Austrália - 3 Configs. Licenciado sob CC BY 2.0 via Commons.
A asa pivotante é uma versão extrema da asa varrida, onde a asa inteira é girada. Até agora, ele só foi implementado em uma aeronave, a NASA SD-1.
"AD-1 ObliqueWing 60deg 19800701"pela NASA - http://www1.dfrc.nasa.gov/Gallery/Photo/AD-1/HTML/ECN-15846.html. Licenciado sob domínio público via Commons.
A principal vantagem aerodinâmica da asa oblíqua é que, ajustando a varredura progressivamente, as aeronaves podem ser otimizadas para redução de arrasto em uma ampla variedade de números de Mach. Além disso, o AD-1 foi projetado com asa elíptica para minimizar o arrasto induzido.
No entanto, no lado negativo, à medida que a asa inteira é girada, um lado da asa é deslocado para a frente, enquanto o outro lado é deslocado em direção à traseira. Isso significa que suas características de estol são totalmente diferentes. De um lado (lado varrido para frente), a região interna pára primeiro, enquanto o oposto do outro lado. Isso dificulta o controle da aeronave. Um projeto de acompanhamento do AD-1, o Canivete Northrop Grumman foi cancelado devido a dificuldades de controle.
A aeronave também exibiu efeitos de acoplamento aeroelástico e pitch-roll que afetaram adversamente as qualidades de manuseio da aeronave em mais de graus de varredura 45. Além disso, a aeronave exibia requisitos incomuns de compensação e acoplamento inercial. Por exemplo, foi relatado que o Necessário AD-1 cerca de 10 ° do banco para aparar a aeronave sem deslizamento lateral na varredura de asa 60 °.
Embora a aeronave de asa pivotante tenha excelentes características aerodinâmicas, suas características de controle ruins e incomuns impediram o desenvolvimento.
A asa de articulação e a asa de varredura variável gozam dos mesmos benefícios que qualquer projeto de asa não variável que é a capacidade de ajustar o ângulo de varredura e a proporção da asa e a espessura relativa do aerofólio. Tudo isso ajuda a otimizar a asa para diferentes velocidades do ar. Ao voar em baixas velocidades, uma alta proporção mantém o arrasto induzido baixo, o que ocupa a maior parte do arrasto. Além disso, a maior espessura relativa dá ao avião a capacidade de voar em ângulos de ataque relativamente baixos, o que ajuda no pouso ou na decolagem e mantém o arrasto baixo. Em velocidades mais altas, especialmente quando se aproxima o arrasto de onda Mach 1 ocupa a maior parte do arrasto. Para reduzir o arrasto de onda, são necessárias asas finas com uma proporção baixa.
A proporção é a relação entre a envergadura da aeronave e a área da asa. A envergadura muda com o ângulo de varredura em uma asa variável de varredura ou pivô, enquanto a área da asa permanece a mesma. Isso causa a menor proporção da asa varrida.
A espessura relativa é a razão entre a espessura do aerofólio e a linha do acorde.
Para obter a linha do acorde, você mede do início até o final da asa. Ao fazer isso na configuração de asa varrida, você descobrirá que a linha do acorde é maior do que quando a asa é reta. Portanto, a taxa de espessura é mais baixa quando a asa é varrida.
Asas trapezoidais como as do F-104 Starfighter tinham características de baixa velocidade muito ruins e não podiam conter combustível porque eram muito finas. Para alcançar o suficiente, eram necessários altos ângulos de ataque, bem como uma alta velocidade de pouso e decolagem. Em altas velocidades, no entanto, essas asas tinham um arrasto muito baixo, permitindo que o Starfighter voasse com o Mach 2, embora seu motor fosse relativamente fraco em comparação com os modernos.
A ala delta atinge o arrasto supersônico baixo escolhendo um ângulo de varredura mais alto. É fácil de construir e os tanques de combustível podem ser colocados dentro da asa. A asa delta tem um ângulo de estol muito alto, de modo que são possíveis coeficientes de elevação altos para vôo lento ou curvas fechadas. Isso ocorre porque os vórtices ao longo da borda principal das asas criam elevação adicional em altos ângulos de ataque. No entanto, isso tem um custo de arrasto extremamente alto. Dependendo do ângulo de varredura, pode ser escolhido para qual velocidade a asa é otimizada. Os lutadores de hoje usam todos os tipos de truques para adaptar a asa à velocidade do ar desejada. Um exemplo é o uso de strakes. Strakes são basicamente asas com um ângulo de varredura mais alto do que o resto da asa colocada na frente da asa real para criar os vórtices benéficos sem ter que comprometer com uma relação de aspecto baixa. Os avanços nesses e em outros projetos, bem como em motores mais potentes, tornaram obsoleta a asa de varredura variável, exigindo uma mecânica de varredura complexa.
A principal vantagem de uma asa de pivô em comparação com uma asa varrida, em que consigo pensar, é o arrasto inferior da asa pivô quando as asas são varridas. Embora o momento do pitch mude com o ângulo de varredura para projetos de asas de varredura variáveis, ele permanece o mesmo para projetos de asas de pivô.
Em um design típico de asa de varredura variável o centro aerodinâmico se move para trás quando as asas são arrastadas para trás. Isso ocorre porque a maior parte da superfície da asa se move para trás quando o ângulo de varredura da asa aumenta. O centro aerodinâmico é o ponto em que todas as forças aerodinâmicas da aeronave devem agir. Portanto, quando o centro aerodinâmico da asa retroceder, a distância entre o centro de gravidade e o centro aerodinâmico aumentará (para projetos de aeronaves estáveis). Voar supersônico move o centro aerodinâmico ainda mais em direção à cauda.
O torque em torno do eixo de inclinação (momento de inclinação) que atua na aeronave pode ser calculado multiplicando a força total no eixo vertical (basicamente elevação) pela distância entre o centro aerodinâmico e o centro de gravidade.
Para compensar o maior magnitude do momento do pitching Um ajuste mais positivo precisa ser aplicado quando as asas são recuadas, a fim de manter o vôo nivelado ou até mesmo levantar. Mais resultados de acabamento em mais arrasto.
A diferença no momento do lançamento é o motivo pelo qual muitos projetos de asas variáveis de varredura iniciais tiveram problemas de estabilidade longitudinal.
Para compensar a diferença no momento do lançamento, o F-14, por exemplo, introduziu pequenas superfícies de elevação retráteis na frente das asas em suas versões posteriores. Elas se estendiam quando as asas eram varridas para mover o centro aerodinâmico para frente, reduzindo o arrasto de compensação.
Em um design de asa pivô o centro aerodinâmico permanece exatamente o mesmo não importa as asas varrem o ângulo.
Quando girado, o centro aerodinâmico de uma asa se moverá uma certa distância para trás, e o centro aerodinâmico da outra asa se moverá uma distância igual à frente. Assim, o centro aerodinâmico de toda a asa não se moverá quando a asa for girada e o momento de lançamento permanece o mesmo.
Nenhum ajuste adicional é necessário em uma asa de articulação para alterar o ângulo de varredura e, assim, nenhum arrasto de compensação adicional. No entanto, uma asa de articulação tem muitos outros problemas aerodinâmicos importantes, como foram descritos em outras respostas e, portanto, não é realmente prático para aeronaves em serviço operacional.
Penso que a principal diferença entre uma asa varrida e uma asa reta é que a asa reta tem uma velocidade de aterrissagem mais baixa, enquanto a asa varrida pode voar mais perto da velocidade do som sem problemas de compressibilidade. Portanto, uma asa de articulação oferece o benefício de ambas, a desvantagem é o peso extra do mecanismo de articulação.
Peter Garrison explica os benefícios de uma asa varrida aqui: http://www.flyingmag.com/why-are-wings-swept
