¿Por qué el ala elíptica del Spitfire ' casi no fue copiada por otros aviones de la Segunda Guerra Mundial?
On enero 24, 2021 by adminEl Spitfire fue uno de los diseños más exitosos de su época, con cualidades de vuelo de un estándar similar a los otros mejores diseños de la época. En su década de producción desde 1936 creció más grande , más fuerte y más rápido .
Sin embargo, parece que ninguno de los aviones principales tiene apetito -poderes de fabricación para emular su característica más icónica. De hecho, solo hay un avión producido en serie de esa época con un ala elíptica, el P-47 Thunderbolt estadounidense. Nada alemán o japonés, y nada más de los británicos tampoco.
En un período en el que todos los fabricantes intentaban obtener hasta la última ventaja, parece extraño que una característica de diseño de primera atrajera tan poco apetito por copiar .
Aquí hay buenas explicaciones sobre el aerodinámica o rendimiento . del ala elíptica. ¿Por qué es tan raro cuando se demuestra que funciona tan bien?
Comentarios
- Tenga en cuenta que incluso los Spitfires fabricado en variantes de » ala recortada » durante la guerra que tenía las puntas de las alas cuadradas. Esto fue para mejorar la velocidad de baja altitud y la velocidad de balanceo, que es un factor importante en el combate aéreo, pero no tanto en otros tipos de aviación.
- Tenga en cuenta que su enlace sobre rendimiento contiene en la respuesta aceptada: » Tanto el peso como las características de pérdida de las alas elípticas son menos que óptimas ; el bajo coeficiente de arrastre inducido se compra con una mayor masa estructural y, en consecuencia, elevación. »
- Artículo interesante sobre Aire & Espacio .
Respuesta
Curiosamente, no pude encontrar una respuesta a esta pregunta en el sitio web, pero encontré una respuesta de Peter Kämpf en Quora . Él presenta los mismos argumentos que quería mencionar, así que los repetiré aquí.
Las alas elípticas son muy buenas, aerodinámicamente. Si desea minimizar la resistencia inducida para un requisito de sustentación determinado, terminará con un ala elíptica.
Pero un avión no es solo aerodinámica. También hay que considerar:
- Peso, un ala elíptica no es estructuralmente eficiente y conducirá a un mayor peso, lo que conduce a mayores requisitos de sustentación, lo que conducirá a una mayor resistencia inducida, incluso con un ala muy eficiente.
- La capacidad de control, dónde y cómo se cala el ala determina si «eres capaz de recuperarte de un puesto. Las alas elípticas se inclinan primero, lo que conduce a un mal comportamiento en pérdida.
- Capacidad de fabricación, una vela completamente elíptica es muy difícil de hacer, con sus curvas dobles. Esto hará que el ala sea más cara.
Si incluye estos factores, verá que terminará con un compromiso. Si usas el ala cónica (que está algo cerca de la forma aerodinámica óptima) pero mucho más fácil de hacer y mucho más liviana, verás que terminarás con un mejor diseño en general.
Un análisis de Jones hizo y se puede encontrar aquí .
Comentarios h3, cómo cambia el diseño de un ala si se incluyen los requisitos estructurales. >
- El verdadero asesino fue tener que fabricar matrices de estampado compuesto para las pieles de las alas LE. El P-47 consiguió gran parte del camino al hacer solo el elíptico TE, permitiendo solo bordes de ataque doblados y rectos. En general, el Spit, al igual que el Merlin, tenía la característica típicamente británica de un recuento de piezas muy alto, de componentes hechos de 5 piezas donde un avión estadounidense los fabricaría a partir de una o dos. Formadores de fuselaje hechos de numerosos pedacitos, etc.
- » Las alas elípticas son muy buenas, aerodinámicamente. Si desea minimizar el arrastre inducido para un requisito de elevación determinado, terminará con un ala elíptica. » Eso es incorrecto.
- Si va mucho más rápido, minimiza la resistencia inducida. Pocas personas comprenden la fuerza del viento de 300 mph, y ya estaban en camino a 400 mph. El pensamiento detrás de este tipo de ala simplemente fue reemplazado por nuevos requisitos de diseño centrados en el borde de ataque y la compresibilidad. Sin embargo, hicieron una cosa bien, la adelgazaron y la línea Spitfire duró hasta la década de 1950.
- Debería » recuperarse de un ala » quizás hayan sido » … de un giro «?
- @ RoiMaison.Está regurgitando el viejo mito de que las formas planas elípticas producen distribuciones de presión elípticas. No ‘ t. Y me gustaría que la gente dejara de propagar esas tonterías.
Respuesta
Bueno, la respuesta corta es que el ala elíptica fue utilizado en muchos más aviones de los que permite este artículo.
Todos los siguientes utilizaron un ala elíptica y también hay otros:
- Caza alemán Heinkel 112
- Bombardero alemán Heinkel 111
- Alemán Heinkel 70
- EE. UU. P35
- EE. UU. P43
- Italiano Reggiane 2000
- Bombardero en picado japonés Aichi D3A «Val»
- British Hawker Tempest
Comentarios
- I ‘ nunca he oído hablar de ninguno de esos. Y dudo que ‘ haya oído hablar de un Spitfire si no ‘ no tiene » su característica más icónica » dentro de él , el Rolls-Royce Merlin
- @Mazura He 111 y Tempest son aviones muy conocidos. El 111 fue el principal bombardero alemán y un objetivo importante de los Spitfires. Y aunque RR Merlin también es bien conocido, no es la razón para conocer a Spitfire a menos que seas un fanático de los motores de aviación (es decir, Lancasters y Mosquitos tendrían que ser mucho más famosos que ellos).
- Gracias pero sugiero que ‘ es una definición bastante amplia tanto de elíptica como de producción en masa.
- Yo no ‘ t describe el P43 como ala elíptica
- @PartyArk ¿Cómo defines elíptica que encuentras que la respuesta usa una definición amplia?
Respuesta
Respuesta corta: Las alas elípticas son demasiado caras de fabricar. Un ala trapezoidal con un giro geométrico o aerodinámico definido puede acercarse mucho a una distribución de sustentación elíptica (distribución de sustentación óptima sobre la envergadura, por lo tanto, el objetivo principal del diseño del ala).
Comentarios
- ¡Bienvenido a Aviation.SE! Agregar algunas fuentes editando su respuesta realmente mejoraría su respuesta.
- Al igual que las casas que no están ‘ t hechas de rectángulos; más difícil de hacer y, por lo tanto, más caro.
Respuesta
Muchos aviones todavía usan alas elípticas – ordena
Lo que nos dicen las matemáticas es que la configuración de ala más eficiente para una envergadura determinada debe tener una distribución de elevación elíptica *. La forma más obvia de implementar esto es hacer que las alas sean elípticas.
Pero los diseñadores de aviones aprendieron de la experiencia de fabricar el Spitfire que las alas elípticas son más difíciles de fabricar, lo que aumenta los costos y el tiempo de fabricación.
Así que más tarde en la guerra, cuando los recursos se hicieron escasos y todos asumieron que estaban compitiendo con los alemanes para construir aviones mejores y más rápidos, los diseñadores eligieron deliberadamente usar alas rectas para facilitar la producción y reducir los costos. El P51 Mustang fue diseñado de esta manera.
Pero hemos aprendido que hacer que su ala sea elíptica no es la única forma de tener una distribución de elevación elíptica. Para obtener una distribución de elevación elíptica, puede:
- Haga que su ala sea más elíptica
- Agregue lavado para ajustar la distribución de la sustentación a lo largo del ala
- Cambie el perfil del perfil aerodinámico de la raíz a la punta para cambiar la distribución de la sustentación
- Haga cualquier combinación de lo anterior (por ejemplo, lavado + puntas redondeadas)
Por lo tanto, muchos aviones todavía usan alas elípticas. Especialmente cuando el ahorro de combustible es uno de los principales objetivos de diseño de conducción. es solo que no parecen elípticos.
*
nota: Existe evidencia de que esto puede no ser exacto. Es cierto que si arreglas tu envergadura, las matemáticas generarán una distribución elíptica, pero si arreglas tu peso ( es decir, elevación en crucero) la distribución más eficiente resulta ser algo más (algo en forma de campana) pero terminas necesitando extender tu envergadura
Comentarios
- Esto es demasiado impreciso para ser útil. ¿De qué matemáticas estás hablando? ¿Tiene alguna cita (de fuentes confiables) para respaldar sus afirmaciones?
- @Lysistrata LAS matemáticas estándar al calcular la distribución de elevación: Prandtl ‘ s teoría de la línea de elevación (google » teoría de la línea de elevación «)
- Gracias. La teoría de la línea de elevación es particularmente inexacta cerca de las puntas de las alas. Es una muy mala elección para alas con proporciones tan pequeñas como las del Spitfire.
Respuesta
El principal inconveniente del ala elíptica del Spitfire fue la cantidad de mano de obra necesaria para construirla.En general, el Spitfire requirió aproximadamente cinco veces más horas hombre para construir que el equivalente alemán más cercano, el Messerschmitt Bf 109.
Comentarios
- Eso ‘ s muy interesante: ¿tiene una fuente para las 5x horas-hombre?
- Corelli Barnett, en Audit of War compara con pesar las 13.000 horas-hombre necesarias para fabricar un fuselaje Spitfire Mk V con las 4.000 de un Me 109G. (El Spitfire también tardó dos veces y media más en fabricarse que un Huracán, aunque Barnett no menciona esto).
- 13,000 horas hombre para el Spitfire en comparación con 4000 para el Bf 109 sería 3,25 veces más horas hombre, pero las cifras reales habrían variado durante el período de varios años en el que ambos aviones estuvieron en producción.
- Una fuente de Internet cita cifras de 15.200 horas hombre para el Spitfire, 10.000 para el Hurricane y 6000 para el Bf 109 a principios de 1940, también una cifra variable de entre 2000 y 10000 horas hombre para los diferentes modelos del Bf 109.
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