En la aviación temprana, ¿cuánto contribuyeron las matemáticas y la física, y cuánto fue solo la experimentación de prueba y error?

Los fenómenos aeroelásticos no se entendieron completamente durante varias décadas. Hubo mucha experimentación, puedes ver esto en el diseño de vuelo. Había varias personas tratando de volar. La razón por la que volaron los hermanos Wright fue por las alas fijas y el diseño del biplano. Puedes mirar los diseños de los primeros aviones. También había este avión. Los monoplanos cayeron en desgracia por una razón. Las propiedades materiales del diseño no se entendieron completamente y los monoplanos se rompieron. Hay un fenómeno llamado aleteo aerodinámico. Los monoplanos no pudieron controlar los efectos desestabilizadores de las oscilaciones y simplemente cayeron. La mejor resistencia del material y el diseño de los biplanos les permitió controlar esto a velocidades más altas. Pero a medida que se acercaban a la velocidad del sonido, tuvieron que investigar más. Puede ver un cambio distintivo en el diseño del avión alrededor de la década de 1930. Hasta entonces, casi todos los aviones eran biplanos. Categoría: Aviones militares 1930–1939 – Wikipedia

Cambiaron a planos fijos en borrador con solo dos alas y las hélices al frente generalmente. Las ideas ahora se centraron en cómo la geometría del diseño del ala afectó al diseño del plano. Debido a que la cantidad de sustentación que puede obtener depende de la forma en que está diseñada su ala. Lo central en este momento fue que si puede cambiar la geometría de su ala, puede afectar la sustentación. Ala – Wikipedia. Hay aletas en las alas, esto cambia la elevación.

En la década de 1950 rompieron la velocidad del sonido. El diseño de la aeronave cambió por completo para que esto sea posible.

Pero puramente cuánto matemática y física. Las matemáticas subyacentes son ecuaciones diferenciales parciales, diseño óptimo y elementos finitos. El flujo de presión de modelado es Navier Stokes Equations. El ala de un avión se modela como un haz euler bernouli. Es un soporte del fuselaje y muestra una desviación de la cantidad de presión y carga que transporta el ala. Dinámicamente cambia con el tiempo varias cosas. Una de las cosas interesantes de esto es que las alas en realidad pueden subir y bajar unos 10 metros en aviones comerciales. Si pudiéramos ponerles piezoeléctricos, reuniríamos mucha energía, o si pudiéramos reducir esto, eliminaríamos mucho consumo de combustible.

Las ecuaciones de Navier Stokes han existido durante unos 200 años, por lo que siempre han podido modelarlas, excepto que sin computadoras es difícil.

Notaré todo lo que pasa en un avión que tiene propiedades aerodinámicas básicamente va en un túnel de viento, prueban los motores, prueban todo. A pesar de muchos modelos matemáticos, la vida humana no vale la pena que un nuevo motor maneje de manera diferente. Trabajé en un taller mecánico. En realidad tienen que probar todo. Hay muchos rodamientos en los motores. Creo que una vez se envió un lote malo a un fabricante de helicópteros. Ponen a prueba el motor, una diferencia de una millonésima de pulgada destruirá un motor.

Examine los documentos experimentales de Wright Brothers: uso muy intensivo de matemáticas y física. Concibieron y desarrollaron dos formas distintas de túneles de viento, etc. Eso es entre 1900 y 1906. Para 1911 o 1912, el MIT tenía un curso científico teórico en vehículos de vuelo en desarrollo. El primer título de ingeniería aeronáutica en TODO EL MUNDO se otorgó en 1914 al hombre que eventualmente encontraría el MIT Aero Dept como una entidad separada del ME MEpt. Durante la Primera Guerra Mundial (1914-1918) naciones enteras usaron matemáticas / física / etc. así como prueba y error para mejorar la aeronave.