Por que a asa elíptica do Spitfire ' foi quase não copiada por outra aeronave da 2ª Guerra Mundial?
On Janeiro 24, 2021 by adminO Spitfire foi um dos designs de maior sucesso de sua época, com qualidades de vôo de um padrão semelhante aos outros melhores designs da época. Em sua década de produção de 1936 , ela cresceu maior , mais forte e mais rápido .
No entanto, parece quase não haver apetite de nenhuma das aeronaves principais – poderes de fabricação para emular sua característica mais icônica. Na verdade, havia apenas uma aeronave produzida em massa naquela época com uma asa elíptica, o americano P-47 Thunderbolt . Nada de alemão ou japonês, e nada mais dos britânicos.
Em um período em que cada fabricante tentava obter todas as vantagens, parece estranho que uma característica de design primordial atraísse tão pouco apetite para copiar .
Existem boas explicações aqui sobre a aerodinâmica ou desempenho da asa elíptica. Por que é tão raro quando comprovadamente funciona tão bem?
Comentários
- Observe que mesmo os Spitfires eram fabricado em ” variantes de asa cortada ” durante a guerra que tiveram as pontas das asas quadradas. Isso era para melhorar a velocidade de baixa altitude e a taxa de rolagem, que é um fator importante no combate aéreo, mas não tanto em outros tipos de aviação.
- Observe que o seu link sobre desempenho contém a resposta aceita: ” Tanto o peso quanto as características de estol das asas elípticas são menores que o ideal ; o baixo coeficiente de arrasto induzido é adquirido com maior massa estrutural e, conseqüentemente, sustentação. ”
- Artigo interessante em Ar & Espaço .
Resposta
Curiosamente, não consegui encontrar uma resposta para esta pergunta no site, mas encontrei uma resposta de Peter Kämpf no Quora . Ele apresenta os mesmos argumentos que eu queria mencionar, então vou repeti-los aqui.
As asas elípticas são muito boas – aerodinamicamente. Se você quiser minimizar o arrasto induzido para um determinado requisito de sustentação, acabará com uma asa elíptica.
Mas um avião não é apenas aerodinâmica. Você também deve considerar:
- Peso, uma asa elíptica não é estruturalmente eficiente e levará a um peso mais alto, o que leva a requisitos de elevação mais elevados, o que levará a um arrasto induzido, mesmo com uma asa muito eficiente.
- Controlabilidade, onde e como a asa estagnou determina se você “é capaz de se recuperar de um parar. As asas elípticas estolam primeiro, levando a um mau comportamento de estol.
- Capacidade de manufatura, uma asa totalmente elíptica é muito difícil de fazer, com suas curvas duplas. Isso tornará a asa mais cara.
Se você incluir esses fatores, verá que chegará a um acordo. Se você usar o cone da asa (que é um pouco próximo da forma aerodinâmica ideal), mas muito mais fácil de fazer e muito mais leve, você verá que terminará com um design melhor no geral.
Uma análise de como o projeto de uma asa muda se você incluir os requisitos estruturais foi feito por Jones e pode ser encontrado aqui .
Comentários
- O verdadeiro assassino foi ter que fazer matrizes de estamparia para as peles das asas LE. O P-47 foi muito longe ao tornar apenas o TE elíptico, permitindo apenas bordas de ataque com curvas retas. No geral, o Spit, assim como o Merlin, tinha a característica tipicamente britânica de contagem de peças muito alta, de componentes sendo feitos de 5 peças, enquanto uma aeronave americana os faria com uma ou duas. Formadores de fuselagem feitos de vários pequenos pedaços, etc.
- ” As asas elípticas são muito boas – aerodinamicamente. Se você deseja minimizar o arrasto induzido para um determinado requisito de sustentação, você acaba com uma asa elíptica. ” Isso é incorreto.
- Se você for muito mais rápido, você minimiza o arrasto induzido. Poucas pessoas compreendem a força do vento de 480 km / h e já estavam a caminho de 650 km / h. O pensamento por trás desse tipo de asa simplesmente foi substituído por novos requisitos de design focados na borda de ataque e compressibilidade. Eles acertaram em uma coisa, porém, a tornaram mais fina e a linha do Spitfire durou até os anos 1950.
- Deve ” se recuperar de uma asa ” talvez tenha sido ” … de um giro “?
- @ RoiMaison.Está regurgitando o velho mito de que planformas elípticas produzem distribuições elípticas de pressão. Eles não ‘ t. E eu gostaria que as pessoas parassem de propagar esse absurdo.
Resposta
Bem, a resposta curta é que a asa elíptica foi usado em muito mais aeronaves do que este artigo mostra.
Todos os seguintes usaram uma asa elíptica e há outros também:
- caça alemão Heinkel 112
- Bombardeiro alemão Heinkel 111
- Alemão Heinkel 70
- US P35
- US P43
- Italiano Reggiane 2000
- Bombardeiro de mergulho japonês Aichi D3A “Val”
- British Hawker Tempest
Comentários
- I ‘ Nunca ouvi falar de nenhum desses. E duvido que ‘ já tivesse ouvido falar de um Spitfire se não ‘ tivesse ” seu recurso mais icônico ” dentro dele , o Rolls-Royce Merlin
- @Mazura He 111 e Tempest são aeronaves muito bem conhecidas. Ele era o principal bombardeiro alemão e um alvo importante dos Spitfires. E embora RR Merlin também seja bem conhecido, dificilmente é a razão para conhecer Spitfire, a menos que você seja um geek em motores de aviação (ou seja, Lancasters e Mosquitos teriam que ser muito mais famosos do que eles).
- Obrigado. mas eu sugiro que ‘ é uma definição bastante ampla de elíptico e produzido em massa.
- Eu não ‘ t descreva o P43 como asa elíptica
- @PartyArk Como você define elíptico que acha que a resposta usa uma definição ampla?
Resposta
Resposta curta: As asas elípticas são muito caras para fabricar. Uma asa trapezoidal com uma torção geométrica ou aerodinâmica definida pode chegar muito perto de uma distribuição de sustentação elíptica (distribuição de sustentação ideal sobre a envergadura, portanto o objetivo principal do projeto da asa).
Comentários
- Bem-vindo ao Aviation.SE! Adicionar algumas fontes editando sua resposta realmente melhoraria sua resposta.
- Assim como as casas que não são ‘ feitas de retângulos; mais difícil de fazer e, portanto, mais caro.
Resposta
Muitos aviões ainda usam asas elípticas – classificar de.
O que a matemática nos diz é que a configuração de asa mais eficiente para uma dada envergadura deve ter uma distribuição de sustentação elíptica *. A maneira mais óbvia de implementar isso é tornar suas asas elípticas.
Mas os projetistas de aeronaves aprenderam com a experiência de fabricação do Spitfire que as asas elípticas são mais difíceis de fabricar, levando a um aumento no custo e no tempo de fabricação.
Então, mais tarde na guerra, quando os recursos se tornaram escassos e todos presumiram que estavam competindo com os alemães para construir aviões melhores e mais rápidos, os projetistas escolheram deliberadamente usar asas retas para facilitar a produção e reduzir custos. O P51 Mustang foi projetado dessa forma.
Mas aprendemos que tornar sua asa elíptica não é a única maneira de ter distribuição de sustentação elíptica. Para obter distribuição de sustentação elíptica, você pode:
- Torne sua asa mais elíptica
- Adicione washout para ajustar a distribuição de sustentação ao longo da asa
- Mude o perfil do aerofólio da raiz para a ponta para mudar a distribuição de sustentação
- Faça qualquer combinação das opções acima (por exemplo, lavagem + pontas arredondadas)
Portanto, muitos aviões ainda usam asas elípticas. Especialmente quando a economia de combustível é um dos principais objetivos do projeto de direção. só que eles não “t parecem elípticos.
*
nota: há evidências de que isso pode não ser preciso. É verdade que se você corrigir sua envergadura, a matemática produzirá uma distribuição elíptica, mas se você fixar seu peso ( ou seja, levantamento em cruzeiro), a distribuição mais eficiente acaba sendo outra coisa (em forma de sino) , mas você acaba precisando estender sua envergadura
Comentários
- Isso é muito impreciso para ser útil. De que matemática você está falando? Você tem alguma citação (de fontes confiáveis) para apoiar suas declarações?
- @Lysistrata A matemática padrão para calcular a distribuição de elevação: Prandtl ‘ teoria da linha de elevação (google ” teoria da linha de elevação “)
- Obrigado. A teoria da linha de levantamento é particularmente imprecisa perto das pontas das asas. É uma escolha muito ruim para asas com proporções tão pequenas quanto as do Spitfire.
Resposta
A principal desvantagem da asa elíptica do Spitfire era a quantidade de trabalho necessária para construí-la.No geral, o Spitfire exigia cerca de cinco vezes mais horas-homem para ser construído do que o equivalente alemão mais próximo, o Messerschmitt Bf 109.
Comentários
- Isso ‘ é muito interessante – você tem uma fonte para as 5x horas-homem?
- Corelli Barnett, em Audit of War, lamentavelmente compara as 13.000 horas de trabalho necessárias para fazer uma fuselagem Spitfire Mk V com as 4.000 para um Me 109G. (O Spitfire também demorou duas vezes e meia mais tempo do que um furacão, embora Barnett não mencione isso.)
- 13.000 horas-homem para o Spitfire em comparação com 4.000 para o Bf 109 seria 3,25 vezes mais homem-hora, mas os números reais teriam variado durante o período de vários anos em que ambas as aeronaves estavam em produção.
- Uma fonte da internet cita números de 15.200 homem-hora para o Spitfire, 10.000 para o furacão e 6.000 para o Bf 109 no início de 1940, também uma cifra variável entre 2.000 e 10.000 homens-hora para os diferentes modelos do Bf 109.
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