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• DiegoErick

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ALA CERRADA

Un ala cerrada es un ala no plana que utiliza una superficie continua, eliminando las puntas de las alas. Cerrado diseños de alas incluyen el ala anular (comúnmente conocida como la cilíndrica o ala anillo), el ala se unió, el ala caja y estructuras de punta Spiroid. Un ala cerrada puede ser pensado como la máxima expresión de un dispositivo de punta de ala, que tiene el objetivo de eliminar la influencia de los vórtices del extremo del ala que se producen en las puntas de las alas convencionales. Estos vórtices forman un componente importante de la estela turbulenta y se asocian con resistencia inducida, lo que afecta negativamente el rendimiento aerodinámico en la mayoría de los regímenes. Una superficie de ala cerrada no tiene puntas de las alas en absoluto, y por lo tanto es capaz de reducir en gran medida o eliminar la punta del ala de arrastre, que tiene grandes implicaciones para la mejora de la eficiencia del combustible en el sector de las aerolíneas.

Beneficios de rendimiento

El winglet Spiroid es una superficie de ala cerrada unida al extremo de un ala convencional.

Superficies de las alas cerradas exhiben una serie de interesantes propiedades estructurales y aerodinámicos. El boxplane logra el mínimo posible de resistencia inducida por un determinado ascensor, envergadura y extensión vertical. Alas anulares y unidas pueden lograr eficiencias de envergadura mayor que 1, y las exposiciones de las alas anulares medio del arrastre vórtice de un monoplano de ala del mismo lapso y ascensor. Sin embargo, el concepto de eliminar la influencia de los vórtices de punta a través del uso de cerrado alas es una idea mal concebida, según el Dr. Ilan Kroo, profesor de Aeronáutica y Astronáutica en la Universidad de Stanford. No parece haber ninguna ventaja particular a un diseño completamente cerrada; a pesar de una disminución de la carga local en cualquier punto dado por las bandas, la circulación es constante, lo que provoca ningún cambio en la estela, y con ello la elevación y arrastre la interferencia asociada con la superficie. Por esta razón, se cerraron las alas permanecen mayormente confinadas a los reinos de los estudios y diseños conceptuales, como los retos de ingeniería de desarrollo de un ala fuerte, autosuficiente cerrado para su uso en los aviones grandes que se beneficiarían más de los aumentos en la eficiencia aún tienen que ser superar. Los C-ala se beneficia de muchos de los beneficios de arrastre de reducción de un diseño de ala cerrada sin las desventajas de ser un sistema totalmente cerrado. Sin embargo, el diseño de una nueva configuración del avión es una optimización multidisciplinar y otros factores deben ser considerados como aeroelasticidad, la estabilidad, otros tipos de arrastre etc. Por lo tanto, es conceptualmente incorrecto para seleccionar / descartar una configuración sobre la base de consideraciones resistencia

inducida puros solamente. De hecho, de acuerdo con la literatura (véase la sección 20, página 35 del, consulta las fórmulas analíticas reportados en y el debate sobre la relación de aspecto vertical), el aumento de la llamada relación de aspecto vertical, del ala reduce drásticamente la resistencia inducida mínimo. Sin embargo, ya que se puede realizar fácilmente, el peso y la fricción de arrastre también aumentaría, lo que demuestra que un diseño basado en consideraciones de resistencia inducida puros puede proporcionar erróneas indicaciones sin considerar adecuadamente otros factores relevantes. Una discusión teórica entre C-alas y sistemas cerrados correspondientes se proporciona en Demasi Luciano, Dipace Antonio, Monegato Giovanni y Cavallaro Rauno "Una Formulación invariantes para las Arrastre Condiciones inducidas mínimo de planas no Wing Sistemas", AIAA Journal (2014), en prensa, donde se discute la denominada "cuasicerrado C-Wing mínimo Conjetura de resistencia inducida" (QCWMIDC). En particular, se hizo hincapié en la Figura 14 de ese trabajo que el C-ala cuasi-cerrado presenta prácticamente el mismo arrastre óptima inducida del sistema cerrado correspondiente. Además de esta conjetura, C-alas presentan otra propiedad resistencia inducida relevante: el llamado C-ala gradiente cero teorema de la circulación óptima cuasi cerrado que establece que si las dos puntas de un ala C son llevados indefinidamente cerca entre sí, entonces tanto la circulación óptima y su primera derivada tienden a cero en esos puntos. El C-ala cuasi-cerrado gradiente cero circulación óptima teorema también se verifica en la figura, donde se analizan varios sistemas ala no planas.

Alas no planas: resultados de la óptima aerodinámica ratio de eficiencia ε

El ε parámetro es la óptima relación de la eficiencia aerodinámica y representa la relación entre la eficiencia aerodinámica de un ala no plana dada y la eficiencia correspondiente de un ala en voladizo clásica de referencia con el mismo lapso de ala y elevación total. Ambos eficiencia se evalúan bajo sus respectivas condiciones óptimas. Para un ala en voladizo clásica es ε = 1. Volver a sistemas cerrados, el concepto ala cerrada también se utiliza en el medio de agua, en la tabla de surf aletas también conocidos como aletas de túnel.

Historia

El Blériot III, con sus alas la superficie cerrada de dos anulares

El Blériot IV sustituyó el ala anular adelante con una convencional biplanoala

El uso de las alas cerradas en los aviones se ha explorado muchas veces en el pasado. La aplicación más antigua conocida de la superficie fue el Blériot III aeronave, construida en

1906 por Louis Blériot y Gabriel Voisin. Estructura de elevación de la aeronave consistía en dos alas anulares montados en tándem, con dos hélices tractor accionado por un motor montado en el interior del diámetro del ala hacia adelante. El Blériot IV era una variante de este diseño, que sustituyó el ala anular hacia adelante con una configuración biplano canard similar a la del 1903 Wright Flyer. Este avión fue capaz de dejar el terreno en una serie de pequeños saltos antes de ser dañado sin posibilidad de reparación. Una aeronave conocida como la "Cocina del buñuelo" voló en Chicago en 1911; tenía dos alas anillo, uno montado encima de la otra. George Tilghman Richards y Cedric Lee diseñaron un monoplano de ala anular. Volado por Gordon England en 1913; se estrelló pero un segundo fue construido. Después de que naufragó, tercera fue terminado y volado. En 1944, el alemán diseñador Ernst Heinkel comenzó a trabajar en un anular de ala VTOL polivalente monoplaza llamado Lerche, pero el proyecto fue abandonado. Durante la década de 1950, la empresa francesa SNECMA desarrolló el coléoptère, una sola persona VTOL aviones de ala anular. La aeronave resultó peligrosamente inestable a pesar del desarrollo y las pruebas de varios prototipos, y el diseño fue abandonado.Propuestas posteriores para los diseños de ala cerrada incluyeron el Convair 49 Modelo de Sistema Avanzado aérea Fuego Support (AAFSS) y la década de 1980 Lockheed "Flying Bog Seat" concepto. Dr. Julian Wolkovitch siguió desarrollando la idea en la década de 1980, alegando que era un arreglo estructural eficiente en que la cola horizontal proporciona soporte estructural para el ala así como actuar como una superficie de estabilización. El Spiroid aleta, un diseño actualmente en desarrollo por Aviation Partners, es una superficie de ala cerrado montado en el extremo de un ala convencional. La compañía anunció que los winglets adaptados a un Gulfstream II reducen el consumo de combustible en la fase de crucero de más de un 10%. Un avión también fue diseñado y construido con un ala cerrada en Belarús.

Estudios de diseño Proyecto Aviación Ambientalmente Responsable de la NASA

AOK Spacejet en Paris Air Show 2013

Durante 2011, la NASA Proyecto Aviación Ambientalmente Responsable 's Aeronáutica Directorio de Misiones de Investigación preguntó equipos de Boeing, Lockheed Martin y Northrop Grumman para estudiar tecnologías que podrían ayudar a los aviones a cumplir el objetivo de la NASA para reducir el consumo futuro de combustible de las aeronaves en un 50% con respecto a las aeronaves de 1998 . El equipo de Lockheed Martin propuso el uso de un diseño de la caja del ala junto con otras tecnologías avanzadas. La compañía finlandesa FlyNano voló un prototipo cerrada aviones ultraligeros, el FlyNano Nano el 11 de junio de 2012.

de

un

ala

Se han propuesto varios otros tipos, pero no se han construido. Propuestas con el ala y el fuselaje concéntrica 

Heinkel Lerche

Propuestas con el ala montados en la parte superior del fuselaje 

Estudio de Stanford



Lockheed Ringwing

PrandtlPlane (Box-Wing)

Ilustración de la configuración PrandtlPlane aplicada a grandes aviones comerciales (Universidad de Pisa, Italia)

La configuración PrandtlPlane deriva de la aplicación de la ingeniería aeronáutica del concepto "el mejor sistema de ala" de Ludwig Prandtl, que en 1924 demostró que un sistema de caja de ala, en condiciones adecuadas, proporciona la resistencia inducida mínima para el ascensor y envergadura dado. Diseño de la caja de ala de Prandtl conecta las puntas de dos alas horizontales compensadas con las alas verticales en forma de proporcionar una distribución lineal de las fuerzas laterales. En la década de 1980, la Ligeti Stratos utiliza este enfoque. El nombre "PrandtlPlane" fue acuñado en la década de 1990 en la investigación por Aldo Frediani de la Universidad de Pisa. La configuración tiene ventajas en la eficiencia para una gama completa de aeronaves. Actualmente se utiliza en algunos aviones ultraligeros, pero también es teóricamente eficiente para aviones a reacción de fuselaje ancho. El avión comercial más grande, el Airbus A380, debe hacer de eficiencia compensaciones para mantener la envergadura por debajo del límite de 80 metros en la mayoría de los aeropuertos, pero envergadura óptima de un PrandtPlane puede ser mucho menor que el de los diseños convencionales, permitiendo potencialmente a los aviones aún mayor con infraestructura actual.

Proyecto IDINTOS

Prototipo a escala real de un PrandtlPlane anfibio ultraligero, desarrollado durante el proyecto IDINTOS y presentado en Creactivity 2013 (Pontedera, Italia).

IDINTOS (Idrovolante innovativo Toscano) es un proyecto de investigación, cofinanciado por el Gobierno regional de la Toscana (Italia) en 2011 con el fin de diseñar y fabricar una PrandtlPlane ultraligero anfibio. El proyecto de investigación ha sido llevada a cabo por un consorcio de socios públicos y privados de la Toscana, dirigido por la Sección Aeroespacial del Departamento de la Universidad de Pisa Civil e Ingeniería Industrial, y ha dado lugar a la fabricación de un prototipo VLA 2 plazas. El diseño de las aeronaves se ha desarrollado por medio de tanto numérica (CFD, FEM) y las actividades experimentales, llevado a cabo en las instalaciones de depósito de remolque de CNR-INSEAN (Roma) y en el túnel de viento del Politécnico de Milán.