Perché lala ellittica dello Spitfire ' era quasi non copiata da altri velivoli della seconda guerra mondiale?
Su Gennaio 24, 2021 da adminLo Spitfire è stato uno dei modelli di maggior successo dei suoi tempi, con qualità di volo di livello simile agli altri migliori modelli dellepoca. Nel suo decennio di produzione dal 1936 è cresciuto più grande , più forte e più veloce .
Eppure sembra non esserci quasi appetito da nessuno dei principali aerei -poteri di fabbricazione per emulare la sua caratteristica più iconica. In effetti, esiste un solo velivolo prodotto in serie dellepoca con unala ellittica, lamericano P-47 Thunderbolt . Niente di tedesco o giapponese, e niente di più nemmeno dagli inglesi.
In un periodo in cui ogni produttore cercava di ottenere ogni minimo vantaggio, sembra strano che una caratteristica del design principale attirasse così poco appetito per la copia .
Ci sono buone spiegazioni qui sulle aerodinamica o prestazioni dellala ellittica. Perché è così raro che funzioni così bene in modo dimostrabile?
Commenti
- Nota che anche gli Spitfire erano fabbricato in ” ala tagliata ” varianti durante la guerra che aveva le estremità alari squadrate. Questo per migliorare la velocità a bassa quota e la velocità di rollio, che è un fattore importante nel combattimento aereo ma non tanto in altri tipi di aviazione.
- Nota che il tuo link sulle prestazioni contiene nella risposta accettata: ” Sia il peso che le caratteristiche di stallo delle ali ellittiche sono meno che ottimali ; il basso coefficiente di resistenza indotta viene acquistato con una massa strutturale maggiore e, di conseguenza, con portanza. ”
- Articolo interessante su Air & Space .
Answer
È interessante notare che non sono riuscito a trovare una risposta a questa domanda sul sito web, ma ho trovato una risposta di Peter Kämpf su Quora . Propone gli stessi argomenti che volevo menzionare, quindi li ripeterò qui.
Le ali ellittiche sono molto buone – aerodinamicamente. Se vuoi ridurre al minimo la resistenza indotta per un dato requisito di portanza, finisci per con unala ellittica.
Ma un aereo non è solo aerodinamica. Devi anche considerare:
- Peso, unala ellittica non è strutturalmente efficiente e porterà a un peso maggiore, che porta a requisiti di portanza più elevati che porteranno a una resistenza più indotta, anche con unala molto efficiente.
- Controllabilità, dove e come lala si ferma determina se sei in grado di riprenderti da un stalla. Le ali ellittiche stallo prima la punta, portando a un cattivo comportamento di stallo.
- Fabbricabilità, unala completamente ellittica è molto difficile da realizzare, con le sue doppie curve. Questo renderà lala più costosa.
Se includi questi fattori, vedrai che ti ritroverai con un compromesso. Se usi il cono alare (che è un po vicino alla forma aerodinamica ottimale) ma molto più facile da realizzare e molto più leggero, vedrai che ti ritroverai con un design complessivo migliore.
Unanalisi di come il progetto di unala cambia se includi i requisiti strutturali è stato fatto da Jones e può essere trovato qui .
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- Il vero assassino era dover realizzare stampi per stampaggio composto per le pelli delle ali LE. Il P-47 ha ottenuto un sacco di strada facendo solo il TE ellittico, consentendo solo bordi dattacco piegati dritti. Nel complesso, lo Spit, come il Merlin, aveva la caratteristica tipicamente britannica di un numero di parti molto elevato, di componenti realizzati da 5 pezzi dove un aereo americano li avrebbe realizzati da uno o due. Fusoliere costituite da numerosi piccoli pezzi, ecc.
- ” Le ali ellittiche sono molto buone – aerodinamicamente. Se vuoi ridurre al minimo la resistenza indotta per un dato requisito di portanza, ti ritroverai con unala ellittica. ” Non è corretto.
- Se vai molto più veloce, si riduce al minimo la resistenza indotta. Poche persone comprendono una forza del vento di 300 mph e stavano già raggiungendo i 400 mph. Il pensiero alla base di questo tipo di ala è stato semplicemente sostituito da nuovi requisiti di progettazione incentrati sul bordo dattacco e sulla comprimibilità. Una cosa però è riuscita, lhanno resa sottile e la linea Spitfire è durata fino agli anni 50.
- Dovrebbe ” riprendersi da unala ” forse è stato ” … da un giro “?
- @ RoiMaison.Sta rigurgitando il vecchio mito secondo cui le forme planimetriche ellittiche producono distribuzioni ellittiche della pressione. Non ‘ t. E vorrei che le persone smettessero di propagare queste sciocchezze.
Risposta
La risposta breve è che lala ellittica era usato su molti più velivoli di quanto questo articolo lascia intendere.
Tutti quelli che seguono utilizzavano unala ellittica e ce ne sono anche altri:
- Caccia tedesco Heinkel 112
- Bombardiere tedesco Heinkel 111
- Heinkel 70 tedesco
- US P35
- US P43
- Reggiane italiano 2000
- Bombardiere in picchiata giapponese Aichi D3A “Val”
- British Hawker Tempest
Commenti
- I ‘ non ne ho mai sentito parlare. E dubito che ‘ avrei mai sentito parlare di uno Spitfire se ‘ t ha ” la sua caratteristica più iconica ” al suo interno , la Rolls-Royce Merlin
- @Mazura He 111 e Tempest sono velivoli molto ben noti. Era il principale bombardiere tedesco e un obiettivo importante degli Spitfire. E sebbene anche RR Merlin sia ben noto, non è certo il motivo per conoscere Spitfire a meno che tu non sia un fanatico dei motori aeronautici (cioè Lancaster e Mosquitos dovrebbero essere molto più famosi di loro).
- Grazie ma suggerisco che ‘ sia una definizione piuttosto ampia sia di ellittica che di produzione in serie.
- Non lo farei ‘ Descrivi il P43 come unala ellittica
- @PartyArk Come definisci unellittica che trovi che la risposta usi una definizione ampia?
Risposta
Risposta breve: le ali ellittiche sono troppo costose da produrre. Unala trapezoidale con una torsione geometrica o aerodinamica definita può avvicinarsi molto a una distribuzione ellittica della portanza (distribuzione ottimale della portanza sullapertura alare, quindi lobiettivo principale del design dellala).
Commenti
- Benvenuto in Aviation.SE! Aggiungere alcune fonti modificando la tua risposta migliorerebbe davvero la tua risposta.
- Proprio come le case che non sono ‘ fatte di rettangoli; più difficile da costruire, e quindi più costoso.
Risposta
Molti aerei usano ancora ali ellittiche – ordina di.
Ciò che i calcoli ci dicono è che la configurazione alare più efficiente per una data apertura alare dovrebbe avere una distribuzione della portanza ellittica *. Il modo più ovvio per implementarlo è rendere le tue ali ellittiche.
Ma i progettisti di aeromobili hanno imparato dallesperienza di produzione dello Spitfire che le ali ellittiche sono più difficili da produrre, il che comporta un aumento dei costi e dei tempi di produzione.
Così più avanti durante la guerra, quando le risorse divennero scarse e tutti presumevano che stessero gareggiando contro i tedeschi per costruire aerei migliori e più veloci, i progettisti scelsero deliberatamente di usare ali dritte per facilitare la produzione e ridurre i costi. La P51 Mustang è stata progettata in questo modo.
Ma abbiamo imparato che rendere la tua ala ellittica non è lunico modo per avere una distribuzione ellittica della portanza. Per ottenere una distribuzione ellittica della portanza puoi:
- Rendi la tua ala più ellittica
- Aggiungi il washout per regolare la distribuzione della portanza lungo lala
- Cambia il profilo del profilo alare dalla radice alla punta per cambiare la distribuzione della portanza
- Esegui una qualsiasi combinazione di quanto sopra (es. Slavatura + punte arrotondate)
Quindi molti aerei usano ancora ali ellittiche. Soprattutto quando il risparmio di carburante è uno dei principali obiettivi del design di guida. ” è solo che non “t sembrano ellittico.
*
nota: ci sono prove che ciò potrebbe non essere accurato. È vero che se aggiusti lapertura alare la matematica produrrà una distribuzione ellittica ma se aggiusti il tuo peso ( es. portanza in crociera) la distribuzione più efficiente risulta essere qualcosaltro (qualcosa a forma di campana) ma alla fine hai bisogno di estendere lapertura alare
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- Questo è troppo impreciso per essere utile. Di che matematica stai parlando? Hai qualche citazione (da fonti attendibili) a sostegno delle tue affermazioni?
- @Lysistrata LA matematica standard per il calcolo della distribuzione dellincremento: Prandtl ‘ s lifting line theory (google ” teoria della linea di sollevamento “)
- Grazie. La teoria della linea di sollevamento è particolarmente imprecisa vicino alle punte delle ali. È una scelta molto scarsa per le ali con proporzioni piccole come quelle dello Spitfire.
Risposta
Lo svantaggio principale dellala ellittica dello Spitfire era la quantità di manodopera richiesta per costruirlo.Complessivamente lo Spitfire ha richiesto circa cinque volte più ore di lavoro per costruire lequivalente tedesco più vicino, il Messerschmitt Bf 109.
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- Quello ‘ è molto interessante: hai una fonte per le ore uomo 5x?
- Corelli Barnett, in Audit of War, confronta mestamente le 13.000 ore uomo necessarie per realizzare una cellula Spitfire Mk V con le 4.000 per un Me 109G. (Lo Spitfire ha impiegato anche due volte e mezzo il tempo per diventare un uragano, anche se Barnett non lo menziona.)
- 13.000 ore uomo per lo Spitfire rispetto a 4000 per il Bf 109 sarebbe 3,25 volte il numero di ore uomo, ma le cifre effettive sarebbero variate durante il periodo di diversi anni in cui entrambi i velivoli erano in produzione.
- Una fonte Internet cita cifre di 15.200 ore uomo per lo Spitfire, 10.000 per lHurricane e 6000 per il Bf 109 allinizio del 1940, cifra anchessa variabile tra le 2000 e le 10000 ore uomo per i diversi modelli del Bf 109.
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