¿Por qué los puertos de admisión de los aviones de combate supersónicos están ligeramente separados en lugar de mezclarse suavemente en el fuselaje?

Gracias por la oportunidad de A2A.

Antes de intentar proporcionarle lo que espero sea una respuesta simple pero perspicaz, primero me gustaría sugerir que la práctica de diseño a la que se refiere no se aplica solo a aviones capaces de velocidades supersónicas.

Admisión con placa divisoria de capa límite
  
La práctica, de hecho, se aplica a cualquier situación en la que la entrada del motor de una aeronave esté ubicada de tal manera que el aire de ‘Capa límite’ pueda ser ingerido en la entrada si no se adopta la práctica de diseño o algún otro medio para evitar la ingestión de movimientos muy lentos y turbulentos. capa límite de aire utilizado.

Perfil de velocidad del flujo de aire en relación con una superficie plana
  
La velocidad relativa del aire que fluye más allá de la superficie de la aeronave (el revestimiento exterior de la aeronave) es mucho más baja dentro de lo que se denomina ‘capa límite’ y varía de prácticamente cero en la superficie a la velocidad de la corriente libre a varias pulgadas de distancia, dependiendo en la superficie (rugosidad) y la velocidad relativa, por supuesto, así como la ubicación de la boca de la toma con respecto al comienzo de la superficie.

A velocidades más bajas, el flujo tiende a ser Laminar (uniforme) y la capa límite no es tan gruesa. A medida que aumenta la velocidad, la capa límite se vuelve más gruesa para un rango de velocidad dado. No entraré en los detalles de la capa límite o sus tres regiones (laminar, de transición y turbulenta) ya que lo importante es evitar tener este aire en movimiento más lento con su región turbulenta característica algo caótica, ingerida por el motor.

Flujo de aire a través del compresor axial de un motor.

En cambio, el objetivo es lograr que un flujo de aire (Vo) bastante organizado con impulso ingrese a la entrada y fluya más allá de las paletas guía (no mostradas arriba) del motor para enderezarse aún más antes de que interactúe con las palas del rotor de la primera etapa del compresor.

La interacción ‘suave’ asegura que la compresión del aire se realice de manera eficiente y que se requiera la menor energía necesaria para hacer girar el compresor a medida que comprime el aire entrante.

La conclusión es que su segunda afirmación con respecto a evitar que la capa límite entre al motor es la correcta.
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Esto es para aviones de combate principalmente donde los motores están dentro del avión. El flujo de aire cerca del fuselaje se vuelve turbulento en velocidades transónicas y supersónicas. El aire turbulento dañaría las etapas de compresión del motor a reacción. El aire comprimido final sería menor de lo que hubiera sido en caso de entrada de aire laminar. Resultado final, pobre combustión, poca eficiencia.

Por lo tanto, para evitar la reducción de la eficiencia del motor a altas velocidades, las entradas de aire se mantienen a unas pocas pulgadas del fuselaje.

Sin embargo, el aire que entra dentro de ese vacío a veces se usa para ayudar al sistema de enfriamiento del medio ambiente, ya que a mayor altitud es una fuente natural de aire frío.

Tenga en cuenta que en los aviones, los motores están lejos de la aeronave debajo del ala, por lo que no necesitan una entrada de aire específicamente.

Depende totalmente de cómo esté diseñado el avión, se colocan de tal manera para minimizar el arrastre y aumentar la forma aerodinámica general del perfil aerodinámico y también se colocan estratégicamente para minimizar la Sección transversal del radar (RCS) del caza. También para maximizar la entrada de aire y también teniendo en cuenta que no interfieren de ninguna manera con la capacidad de supercrucero de los aviones como en el caso de PAK-FA y otros combatientes en todo el mundo.

Para agregar a la respuesta de Sanket Shah, hay un plano supersónico que no utiliza una “placa separadora” como la que está preguntando; el F-35.

El F-35 utiliza un desarrollo reciente llamado entrada supersónica sin desviador. En lugar de un plato para cortar el aire turbulento, tiene una cubierta que lo empuja fuera del camino. También reemplaza la necesidad de una rampa de admisión, como lo ha hecho el F-15, porque también crea una onda de choque que reduce la velocidad del aire lo suficiente como para que el motor la use.

Las placas separadoras no son una mala tecnología de ninguna manera, pero son menos sigilosas que un DSI.