L'ala di un aereo è un'ala disinfestazione, che si trova in una zona di ottimizzazione del flusso, e che è un'altra delle caratteristiche del sistema di distribuzione, che permette di ottenere un'analisi più approfondita del flusso di ali, e di conseguenza di un'analisi del flusso di ali, che si basa su un'analisi del flusso dislivello.

L'aerodinamica della giunzione Wing-Fuselage

La fisica del flusso alla radice dell'ala è dominata dall'interazione di due distinti strati di confine: uno che cresce lungo la fusoliera e l'altro si sviluppa lungo la superficie dell'ala. Come l'aria si avvicina all'incrocio, lo strato di confine della fusoliera, che spesso è denso e momentum-deficiente, racconta la regione ad alta pressione creata dalla superficie inferiore dell'ala.

La scala di questo vortice a ferro di cavallo può essere enorme; su un grande aereo commerciale, il nucleo del vortice radice può essere di diversi piedi di diametro. La forza di questo vortice si squame direttamente con lo spessore e il momento dello strato di confine di fusoliera. Una sfida chiave di progettazione è la gestione della transizione dello strato limite sul fusoliera davanti all'ala.

Inoltre, il gradiente di pressione al bordo principale della radice è altamente sensibile al raggio di punta locale. Un bordo di punta acuto alla radice provoca un picco di aspirazione massiccio, che porta ad una pendenza di pressione negativa ripida e una separazione immediata del flusso. Un generoso raggio di punta alla radice, spesso indicato come un'estensione di primo-edge (LEX), può generare un vortice controllato che aumenta l'elevatore ad angoli di attacco ad alta intensità di attacco.

Una tassonomia delle architetture a radice di Wing

La radice di ala clip

La radice ala appuntita o tagliente è caratterizzata da un'intersezione angolare e distinta tra l'ala e la fusoliera. Questo disegno è spesso guidato dalla semplicità strutturale e dalla facilità di produzione. Si tratta di una svolta semplice nel piano strutturale, riducendo al minimo la complessità della struttura a trazione ala.

Il F-104 Starfighter è un noto esempio delle sfide poste dalla radice clip. Il suo profilo di ala e di rasoio-thin estremamente basso rapporto aspetto ha creato un incrocio di radice altamente suscettibile di separazione indotta dagli urti nel volo transonico. La soluzione per molti aerei non è stata quella di cambiare completamente la geometria delle radici, ma di aggiungere dispositivi aerodinamici come recinzioni alali o generatori vortix per la ri-energizzare il limite di derivato.

La radice di ala liquida e riempita

Riconoscendo le severe sanzioni di trascinamento del giunto tagliente, aerodinamici negli anni '30 e '40, pionieri dell'uso del filetto wing[]. Un filetto è un'abbinamento liscia che collega l'angolo di concava tra l'ala e la fusoliera.

A livello strutturale, un filetto è spesso un'equitazione non strutturale, aggiungendo peso senza contribuire al percorso di carico. Questa è una penalità definita che deve essere considerata nel bilancio del peso. Il de Havilland Mosquito, uno dei velivoli più efficienti della seconda guerra mondiale, ha una radice ben riempita e ben applicata dove l'ala e la fusoliera sono stati integrati come un unico assemblaggio di legno incollato.

La radice di ala mescolata

La radice di ala miscelata rappresenta un cambiamento di paradigma nel design aerodinamico. Invece di due corpi distinti che si incontrano in una cucitura conosciuta, la radice di ala è progettata come una superficie continua e curva che morde l'ala nella fusoliera su una distanza significativa. Questo disegno elimina completamente la zona di interferenza. La General Dynamics F-16 Fighting Falcon è l'esempio quintessenza di un disegno misto.

Da una prospettiva aerodinamica, la miscelazione elimina l'angolo tagliente, permettendo ai campi di pressione dell'ala e fusoliera di fondersi gradualmente. Questo impedisce la formazione di un vortice di ferro di cavallo forte e concentrato, invece, diffondendo la vorticità su una zona più ampia. Il risultato è un'estensione significativa della gamma di scoscese-di-attack prima dello stallo e una resistenza di crociera molto più bassa.

Il corpo di ala miscelato (BWB)

Il concetto di Blended Wing Body (BWB) è un'integrazione al suo estremo logico. In una BWB non c'è alcuna radice d'ala d'aria distinta perché non c'è fusoliera nel senso tradizionale. L'intero aeromobile è un corpo di sollevamento. La "razza" diventa il corpo centrale. Questa configurazione, esemplificata dal Boeing X-48 e dai concetti militari attuali, offre un'efficienza aerodinamica senza paragonizza con un'elevata frequenza di eliminazione di un'elevata di un'elevata resistenza al punto di eliminazione del tubo di sollevamento-radica-radica.

La Fisica dell'Interferenza Aerodinamica

Drago indotto e il Vortex della radice

Il vortice di ferro di cavallo formato alla radice è una fonte importante di trascinamento indotto. Mentre il vortice di traino alla punta è spesso evidenziato in libri di testo, il vortice di radice è altrettanto reale e contribuisce direttamente al downwash generale sull'ala. La forza del vortice di radice ha ridotto il carico locale alla radice.

Interferenza Drag e Separazione di flusso locale

La funzione di "trasformazione" di Richard Whitcomb è essenzialmente una lezione di progettazione delle radici per il volo ad alta velocità. A velocità transoniche (Mach 0.7-1.2), la formazione delle onde d'urto è regolata dalla distribuzione longitudinale dell'area trasversale.

Il Convair F-102 Delta Dagger non riuscì a raggiungere Mach 1 fino a quando la regola dell'area venne retroattivamente applicata ristrutturando la fusoliera alla radice dell'ala.

Coupling strutturale e aeronautico

Tutti i carichi di sollevamento, inerziali e di spinta generati dall'ala sono concentrati nella struttura delle radici prima di essere trasferiti alla fusoliera. Il design dell'attacco radice dell'ala, se utilizza dei lugs forgiati discreti, una struttura monolitica di passaggio, o un legame composito distribuito, ha profonde implicazioni per la vita di peso e fatica.

Analisi computazionale ed sperimentale delle radici di Wing

Il ruolo della dinamica dei fluidi computazionali (CFD)

La struttura di calcolo dell'ala moderna è impossibile senza la disfunzione di alta fedeltà La dinamica di calcolo (CFD) che simula il flusso all'ala-fuso è notoriamente difficile perché richiede la risoluzione di strati di confine tridimensionali e strutture vortiche.

Test e visualizzazione del flusso del tunnel eolico

Nonostante la potenza del moderno CFD, i tunnel eolici rimangono essenziali per convalidare i disegni delle radici. Le misurazioni del bilanciamento forzato possono misurare con precisione la resistenza delle interferenze confrontando la resistenza della configurazione completa alla somma della resistenza dei componenti isolati dell'ala e della fusoliera. Le tecniche di visualizzazione del flusso sono fondamentali per comprendere la natura qualitativa del flusso.

Ottimizzazione della progettazione e tendenze moderne

Radici adattivi e morfinanti

Dato che la forma ottimale della radice per la crociera è spesso diversa dalla sua forma ottimale per la salita o le manovre ad alta velocità, le strutture adattative offrono un percorso convincente in avanti. I ricercatori stanno indagando meccanismi conformi che possono cambiare il raggio di filetto radice o curvatura di punta in volo. Una radice di ala morfificante potrebbe ridurre attivamente l'efficienza di interferenza trascinando attraverso l'intera busta di volo, fornendo i benefici strutturali di una radice acuta per carichi di manovra e i benefici aerodinamici e la fase aerodinamici.

Controllo attivo del flusso

Il controllo attivo del flusso (AFC) promette di "trattare" la separazione alla radice senza contare su un compromesso di geometria passiva che è ottimale solo in un unico punto di progettazione.

Materiali e produzione per radici complesse

Il passaggio alle radici ala e alle forme scolpite complesse ha fondamentalmente sfidato gli approcci tradizionali di produzione.Le superfici complesse e fluidamente curve che uniscono l'ala e la fusoliera sono difficili da produrre con la tradizionale rivettatura in alluminio.

Conclusioni

Il design della radice dell'ala è un esercizio di compromesso, esigendo un delicato equilibrio tra efficienza strutturale, prestazioni aerodinamiche e manufacturability. Dalle radici rozze ritagliate dei primi getti alle miscele senza soluzione di continuità dei combattenti moderni e dai concetti del corpo alato mescolati rivoluzionari, l'evoluzione della radice dell'ala racconta la storia del progresso dell'efficienza aviazione.