Como podemos projetar uma asa para cruzar em velocidades muito baixas?

As asas que produziriam sustentação suficiente nessa velocidade baixa teriam um arrasto induzido enormemente alto. Então, a menos que você esteja operando um avião modelo que pesa quase nada - eu não acho que você tenha alguma sorte.

Na teoria ...

Você precisaria de uma asa de alta inclinação para produzir sustentação em baixa velocidade. A asa deve ter uma superfície muito lisa e a curvatura máxima deve ser colocada mais para trás para promover o fluxo laminar que reduz a resistência do ar. Você também pode usar turbuladores no ponto de separação. Basicamente tudo o que ajuda a reduzir o peso e o arrasto é seu amigo.

Para reduzir o risco de uma paralisação, você também deve olhar para os flaps com ranhuras para que seja possível um ângulo de ataque maior.

Para conseguir um arrasto Induzido baixo, você deve ter uma forma de asa elíptica e uma relação de aspecto muito alta com winglets.

Essa asa pode ser projetada sem grande problema. Seu avião não poderia, no entanto, voar sem um motor extremamente potente para conter o arrasto induzido insano. Tal motor pesaria então muito. Então, você precisaria de ainda mais sustentação, resultando em mais arrasto, um motor ainda mais potente e assim por diante.

Portanto, é só usar um helicóptero;) O planador mais lento que já voei tinha uma velocidade de cerca de 60 km / he era um avião de madeira extremamente leve. Tenho certeza de que você poderia ficar um pouco melhor do que com as tecnologias de hoje. Mas há uma razão pela qual os planadores de hoje voam mais rápido do que eram mais lentos do que há 60 anos atrás.

A primeira coisa que você precisa é de uma envergadura grande $ b $. Isso ajudará a espalhar a sustentação em mais ar e reduzirá arrasto induzido , que cresce inversamente com o quadrado da velocidade de vôo $ v $: $$ D_i \ propto \ frac {1} {v ^ 2} \ text {e} D_i \ propto \ frac {1} {b ^ 2} $$

As asas grandes possuem um momento fletor de alta raiz, que requer uma estrutura strong e pesada. Em seguida, você deve adicionar órtese, pelo menos na parte inferior da asa. Para que isso seja eficaz, você precisa de uma fuselagem alta para que a órtese se torne eficiente. Sim, esses arames adicionarão arrasto, mas em baixa velocidade isso será muito menor do que o arrasto induzido por elevação de uma estrutura mais pesada.

O fio de órtese único dificilmente pode ser visto nesta foto da aeronave humana Dedalus, mas está lá e economiza muito arrasto a baixa velocidade (foto source )

Em seguida, escolha os aerofólios corretos. Dependendo do número local de Reynolds, use os finos e altamente curvados, mas certifique-se de que a elevação de pressão na superfície superior traseira seja lenta o suficiente para impedir a separação antecipada. Um exemplo é o aerofólio de asa externa DAE31 da aeronave Dedalus (as aeronaves internas e intermediárias são DAE11 e DAE21). Em números de Reynolds de 500.000 a um milhão, turbuladores posicionados a 2-3% à frente da linha de separação desarmarão o fluxo e farão com que o aerofólio tolere gradientes de pressão mais pronunciados.

Escolha acorde de asa tal que a área da asa dá um coeficiente de sustentação em torno de 1, detalhes dependendo do número exato de Reynolds. Valores mais baixos vão com números menores de Reynolds.