Respuesta corta: La palabra “efectivo” significa diferentes cosas para diferentes tipos de aeronaves. Depende de lo que se supone que haga el avión.
Ok, eso claramente no es muy útil, así que trataré de condensar los aspectos clave de por qué algunos perfiles son delgados y largos, o cortos y gruesos.
Respuesta larga:
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- Un grupo de soldados se escondió en el fondo y contra la pared de un acantilado de 100 m de altura. Desconocidos para ellos, los rebeldes malvados han colocado un cañón en la cima del acantilado, a 8,000 m del borde. Si el cañón tiene una velocidad de boca de 320 m / seg, ¿qué tan cerca del borde inferior del acantilado puede alcanzar el proyectil?
Como mencionó John Read, “delgado y largo” se denomina relación de aspecto alta y “corto y grueso” es relación de aspecto baja. ¿Por qué? La relación de aspecto es esencialmente la relación entre la longitud del ala al cuadrado y su grosor medio de cuerda. Entonces, su pregunta es esencialmente, qué relación de aspecto es mejor.
Este es un factor muy crucial en el diseño aerodinámico de las aeronaves, y no hay una respuesta única: esto se debe a que las alas de relación de aspecto baja y alta tienen diferentes fortalezas y debilidades.
Las alas de alta relación de aspecto tienen una envergadura larga y acordes cortos, lo que tiene una gran ventaja: reduce el arrastre inducido en el avión : el arrastre inducido es algo así como una forma especial de arrastre (aparte del arrastre de superficie habitual que afecta a todo el avión) ya que ocurre debido al flujo de aire alrededor de las puntas de las alas. ¿Por qué? Estas alas tienen un área de superficie mucho más pequeña que no permite que se formen vórtices grandes en la punta del ala, lo que conduce a una menor resistencia inducida, es decir, mejores relaciones de elevación / arrastre L / D que otras alas . Esta propiedad es increíblemente útil cuando su avión vuela alto y a velocidades más bajas, ya que su objetivo principal es ahorrar energía y permanecer en el aire el mayor tiempo posible. Ejemplos: planeadores y otras aeronaves, que generalmente no tienen mucho peso (este es un factor importante, que nos lleva al siguiente tema …)
En la imagen a continuación: El avión Solar Impulse: un avión de larga distancia alimentado por energía solar. Como puede ver aquí, el objetivo no es transportar grandes cargas, sino maximizar el tiempo que la aeronave puede volar con la entrada de energía dada, en este caso una batería. Aplicaciones como estas son perfectas para alas de alta relación de aspecto.
Entonces, ¿por qué tenemos alas de baja relación de aspecto, especialmente porque las alas HA parecen muy eficientes en combustible? Dos razones principales:
- Cuanto más se alarga tu ala, más estructuralmente débil se vuelve a velocidades más altas. Entonces, estás limitado en términos de velocidad. Además, después de cierto punto, las alas más largas se vuelven prohibitivamente más pesadas, lo que lleva a que se gaste más energía de la necesaria. Por lo tanto, se vuelve ineficiente . Además, alas más largas = más resistencia a la fricción de la piel, lo que compensa las ganancias de la resistencia inducida reducida.
- Las alas largas suelen ofrecer un buen rendimiento de planeo, pero a costa de la maniobrabilidad . Esto es importante cuando su avión transporta carga, ya que el aumento de la inercia debido al peso del avión requiere mejores características de control.
Entonces, ¿qué tipos de aviones necesitan alas de baja relación de aspecto?
Cualquier aeronave que quiera a) Viajar a altas velocidades b) Ser extremadamente manejable, yc) Ser estructuralmente estable. Al igual que el caza F-22 Raptor en la foto de arriba. El área de superficie aumentada del ala proporciona una superficie de control más grande para que la aeronave pueda maniobrar, y como puede imaginar intuitivamente, las alas más cortas y gruesas pueden hacerse mucho más fuertes estructuralmente.
Tenga en cuenta que los dos ejemplos anteriores están en los extremos opuestos del espectro de la relación de aspecto: el Impulso Solar tiene un AR = 19.2, mientras que el F-22 tiene un AR de 2.3. Sin embargo, en la mayoría de los casos, los diseñadores de aviones deben hacer una compensación, ya que necesitan una alta L / D, pero también una mayor velocidad y, lo que es más importante, una maniobrabilidad superior para la seguridad. Entonces, lo que a menudo obtienes son alas que no tienen una relación de aspecto muy baja o alta, sino en algún lugar en el medio. Puedes encontrar mucha diversidad aquí:
Boeing 787–8: AR = 11.
Cessna 172: AR = 7.32
Hay muchos otros aviones que tienen diferentes AR, pero se entiende la idea.
Esperemos que esto muestre por qué AR es un parámetro extremadamente importante para el diseño, cuya elección depende casi por completo de los objetivos de la misión de la aeronave.
Entonces, ¿qué ala es más efectiva? Tú decides.
Enlaces Útiles:
Definiciones de geometría: página de la NASA sobre diseño de alas
¿Es la resistencia inducida independiente de la envergadura del ala?
