Pourquoi laile elliptique du Spitfire ' a-t-elle été presque non copiée par les autres avions de la Seconde Guerre mondiale?
On janvier 24, 2021 by adminLe Spitfire était lun des modèles les plus réussis de son époque, avec des qualités de vol dun niveau similaire aux autres meilleurs modèles de lépoque. Au cours de sa décennie de production à partir de 1936 , il est devenu plus grand , plus fort et plus rapide .
Pourtant, il ne semble y avoir presque aucun appétit de la part des grands avions -pouvoirs de fabrication pour émuler sa caractéristique la plus emblématique. En fait, il n’existe qu’un seul avion de cette époque avec une aile elliptique, le P-47 Thunderbolt américain. Rien dAllemand ou de Japonais, et rien de plus des Britanniques non plus.
À une époque où chaque fabricant essayait de tirer le meilleur parti de son avantage, il semble étrange quune caractéristique de conception de premier plan attire si peu dappétit de copier .
Il y a ici de bonnes explications sur les performances de aérodynamique ou de laile elliptique. Pourquoi est-ce si rare alors que cela fonctionne si bien?
Commentaires
- Notez que même les Spitfires étaient fabriqué dans des variantes » clipped wing » pendant la guerre dont le bout des ailes était au carré. Il sagissait daméliorer la vitesse et le taux de roulis à basse altitude, ce qui est un facteur important dans le combat aérien, mais pas tellement dans dautres types daviation.
- Notez que le lien sur les performances contient dans la réponse acceptée: » Les caractéristiques de poids et de décrochage des ailes elliptiques sont inférieures à loptimum ; le faible coefficient de traînée induite est acheté avec une masse structurelle plus élevée et, par conséquent, une portance. »
- Article intéressant sur Air & Espace .
Réponse
Fait intéressant, je nai pas pu trouver de réponse à cette question sur le site Web, mais jai trouvé une réponse de Peter Kämpf sur Quora . Il avance les mêmes arguments que je voulais mentionner, donc je vais les répéter ici.
Les ailes elliptiques sont très bonnes – aérodynamiquement. Si vous voulez minimiser la traînée induite pour une exigence de portance donnée, vous vous retrouvez avec une aile elliptique.
Mais un avion nest pas seulement aérodynamique. Il faut aussi considérer:
- Le poids, une aile elliptique nest pas structurellement efficace, et conduira à un poids plus élevé, ce qui entraîne des exigences de portance plus élevées qui entraîneront une traînée plus induite, même avec une aile très efficace.
- La contrôlabilité, où et comment laile cale détermine si vous êtes en mesure de récupérer dune paralyser. Les ailes elliptiques décrochent la pointe en premier, ce qui entraîne un mauvais comportement de décrochage.
- Fabrication, une aile entièrement elliptique est très difficile à réaliser, avec ses doubles courbes. Cela rendra laile plus chère.
Si vous incluez ces facteurs, vous « verrez » que vous vous retrouverez avec un compromis. Si vous utilisez le cône daile (qui est quelque peu proche de la forme aérodynamique optimale) mais beaucoup plus facile à fabriquer et beaucoup plus léger, vous verrez que vous obtiendrez un meilleur design global.
Une analyse de comment la conception dune aile change si vous incluez les exigences structurelles a été faite par Jones et peut être trouvée ici .
Commentaires
- Le vrai tueur devait fabriquer des matrices destampage composées pour les peaux dailes LE. Le P-47 a fait beaucoup de chemin là-bas en ne faisant que le TE elliptique, permettant juste des bords dattaque pliés droits. Dans lensemble, le Spit, comme le Merlin, avait la caractéristique typiquement britannique dun nombre très élevé de pièces, des composants étant fabriqués à partir de 5 pièces alors quun avion américain les fabriquait à partir dun ou deux. Formes de fuselage faites de nombreux petits morceaux, etc.
- » Les ailes elliptiques sont très bonnes – aérodynamiquement. Si vous voulez minimiser la traînée induite pour une exigence de portance donnée, vous vous retrouvez avec une aile elliptique. » Cest incorrect.
- Si vous allez beaucoup plus vite, vous minimisez la traînée induite. Peu de gens comprennent une force de vent de 300 mi / h, et ils étaient déjà en route pour atteindre 400 mi / h. La pensée derrière ce type daile a simplement été remplacée par de nouvelles exigences de conception axées sur le bord dattaque et la compressibilité. Cependant, ils ont réussi une chose, ils lont fait mince, et la ligne Spitfire a duré jusquaux années 1950.
- Devrait » récupérer dune aile » peut-être » … dun spin « ?
- @ RoiMaison.Cela régurgite le vieux mythe selon lequel les formes planes elliptiques produisent des distributions de pression elliptiques. Ils ne ‘ t. Et jaimerais que les gens arrêtent de propager ce non-sens.
Réponse
Eh bien, la réponse courte est que laile elliptique était utilisé sur beaucoup plus davions que cet article ne le permet.
Les suivants utilisaient tous une aile elliptique et il y en a dautres aussi:
- Chasseur allemand Heinkel 112
- Bombardier allemand Heinkel 111
- German Heinkel 70
- US P35
- US P43
- Reggiane italienne 2000
- Bombardier en piqué japonais Aichi D3A « Val »
- British Hawker Tempest
Commentaires
- I ‘ je nai jamais entendu parler de ces derniers. Et je doute que ‘ ai déjà entendu parler dun Spitfire sil navait ‘ » sa caractéristique la plus emblématique » à lintérieur , la Rolls-Royce Merlin
- @Mazura He 111 et Tempest sont des avions très bien connus. Il était le principal bombardier allemand et une cible importante des Spitfire. Et bien que RR Merlin soit également bien connu, ce nest guère la raison de connaître Spitfire à moins dêtre un geek des moteurs daviation (cest-à-dire que les Lancaster et les Mosquitos devraient être beaucoup plus célèbres queux.).
- Merci mais je suggère que ‘ est une définition assez large à la fois de lelliptique et de la production en série.
- Je ne ‘ t décrire le P43 comme une aile elliptique
- @PartyArk Comment définissez-vous lelliptique que vous trouvez la réponse utilise une définition large?
Réponse
Réponse courte: Les ailes elliptiques sont trop chères à fabriquer. Une aile trapézoïdale avec une torsion géométrique ou aérodynamique définie peut être très proche dune distribution de portance elliptique (répartition optimale de la portance sur lenvergure, donc lobjectif principal de la conception de laile).
Commentaires
- Bienvenue sur Aviation.SE! Lajout de sources en modifiant votre réponse améliorerait vraiment votre réponse.
- Tout comme les maisons qui ne sont ‘ t faites de rectangles; plus difficile à fabriquer, et donc plus cher.
Réponse
De nombreux avions utilisent encore des ailes elliptiques – tri
Ce que les maths nous disent , cest que la configuration daile la plus efficace pour une envergure daile donnée devrait avoir une distribution de portance elliptique *. La manière la plus évidente de mettre en œuvre ceci est de rendre vos ailes elliptiques.
Mais les concepteurs davions ont appris de lexpérience de fabrication du Spitfire que les ailes elliptiques sont plus difficiles à fabriquer, ce qui entraîne une augmentation des coûts et du temps de fabrication.
Donc, plus tard dans la guerre, lorsque les ressources sont devenues limitées et que tout le monde a supposé quils faisaient la course avec les Allemands pour construire des avions meilleurs et plus rapides, les concepteurs ont délibérément choisi dutiliser des ailes droites pour faciliter la production et réduire les coûts. La P51 Mustang a été conçue de cette façon.
Mais nous avons appris que rendre votre aile elliptique nest pas le seul moyen davoir une distribution de portance elliptique. Pour obtenir une répartition de portance elliptique, vous pouvez:
- Rendez votre aile plus elliptique
- Ajoutez du délavage pour régler la répartition de la portance le long de laile
- Changez le profil de la voilure de la racine à la pointe pour changer la répartition de la portance
- Faites nimporte quelle combinaison de ce qui précède (par exemple, lavage + pointes arrondies)
De nombreux avions utilisent encore des ailes elliptiques. Surtout lorsque léconomie de carburant est lun des principaux objectifs de conception de la conduite. Cest juste quils nont pas « t look elliptique.
*
note: Il est prouvé que cela peut ne pas être exact. Il est vrai que si vous corrigez votre envergure, les calculs donneront une distribution elliptique mais si vous fixez votre poids ( cest-à-dire ascenseur en croisière) la distribution la plus efficace savère être quelque chose dautre (quelque chose en forme de cloche) mais vous finissez par devoir étendre votre envergure
Commentaires
- Cest trop imprécis pour être utile. De quels maths parlez-vous? Avez-vous des citations (provenant de sources réputées) pour sauvegarder vos déclarations?
- @Lysistrata LES mathématiques standard lors du calcul de la distribution de portance: Théorie de la ligne de levage de Prandtl ‘ (google » théorie de la ligne de levage « )
- Merci. La théorie de la ligne de levage est particulièrement inexacte près des extrémités des ailes. Cest un très mauvais choix pour les ailes avec des proportions aussi petites que celles du Spitfire.
Réponse
Le principal inconvénient de laile elliptique du Spitfire était la quantité de travail requise pour la construire.Dans lensemble, la construction du Spitfire a nécessité environ cinq fois plus dheures de travail que son équivalent allemand le plus proche, le Messerschmitt Bf 109.
Commentaires
- Que ‘ est très intéressant – avez-vous une source pour les 5x heures-homme?
- Corelli Barnett, en Audit of War, compare tristement les 13 000 heures-homme nécessaires pour fabriquer une cellule Spitfire Mk V avec les 4 000 pour un Me 109G. (Le Spitfire a également pris deux fois et demie plus de temps à faire quun ouragan, bien que Barnett ne le mentionne pas.)
- 13 000 heures-homme pour le Spitfire contre 4 000 pour le Bf 109 représenterait 3,25 fois plus dheures de travail, mais les chiffres réels auraient varié pendant la période de plusieurs années pendant laquelle les deux avions étaient en production.
- Une source Internet cite des chiffres de 15 200 heures de travail pour le Spitfire, 10 000 pour le Hurricane et 6 000 pour le Bf 109 début 1940, également un chiffre variable compris entre 2000 et 10000 heures-homme pour les différents modèles du Bf 109.
Laisser un commentaire