Tecnología aérea: El ala en flecha

Ala en flecha

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Mig-15 contra F-86.



Con la introducción de los jets en la segunda mitad de la Segunda Guerra Mundial, la aplicación de barrido se volvió relevante. El Messerschmitt Me 262 de propulsión a reacción alemana y el Messerschmitt Me 163 propulsado por cohetes sufrieron efectos de compresibilidad que los hacían muy difíciles de controlar a altas velocidades. Además, las velocidades los pusieron en el régimen de resistencia de las olas, y cualquier cosa que pudiera reducir esta resistencia aumentaría el rendimiento de sus aviones, en particular los tiempos de vuelo notoriamente cortos medidos en minutos. El resultado fue un programa de choque para introducir nuevos diseños de alas en flecha, tanto para cazas como para bombarderos. El Focke-Wulf Ta 183 era un diseño de caza de ala en flecha con un diseño muy similar al que se usó más tarde en el MiG-15 que no se produjo antes del final de la guerra.

Se construyó un prototipo de avión de prueba, el Messerschmitt Me P.1101, para investigar las ventajas y desventajas del diseño y desarrollar reglas generales sobre qué ángulo de barrido utilizar. Ninguno de los diseños de caza o bombardero estaba listo para su uso cuando terminó la guerra, pero el P.1101 fue capturado por las fuerzas estadounidenses y devuelto a los Estados Unidos, donde dos copias adicionales con motores fabricados en Estados Unidos continuaron la investigación como Bell. X-5. El último caza a reacción diseñado por Willy Messerschmitt, el HA-300 había barrido las alas, Delta Wing en este caso.

La Unión Soviética estaba intrigada por la idea de alas en flecha en los aviones al final de la Segunda Guerra Mundial en Europa, cuando sus contrapartes de "tecnología de aviación capturada" de los Aliados occidentales se extendieron por el Tercer Reich derrotado. El gobierno soviético le pidió a Artem Mikoyan, principalmente el departamento de investigación de aviación TsAGI del gobierno, que desarrollara un avión de banco de pruebas para investigar la idea del ala en flecha; el resultado fue el inusual avión de diseño de canard MiG-8 Utka de finales de 1945 volado. , con sus alas ubicadas hacia atrás siendo barridas hacia atrás para este tipo de investigación. Cuando se aplicó al Mig-15 propulsado a reacción, su velocidad máxima de 1.075 km / h (668 mph) superó a los aviones de combate estadounidenses de alas rectas y a los cazas con motor de pistón desplegados por primera vez en Corea.

von Kármán viajó a Alemania cerca del final de la guerra como parte de la Operación Paperclip y llegó a Braunschweig el 7 de mayo, descubriendo varios modelos de alas en flecha y una gran cantidad de datos técnicos de los túneles de viento. Un miembro del equipo estadounidense era George S. Schairer, que en ese momento trabajaba en la empresa Boeing. Inmediatamente envió una carta a Ben Cohn en Boeing indicando que necesitaban investigar el concepto. También le dijo a Cohn que distribuyera la carta a otras compañías, aunque solo Boeing y North American la utilizaron de inmediato.

En febrero de 1945, el ingeniero de la NACA, Robert T. Jones, comenzó a observar alas delta y formas en V muy extendidas, y descubrió los mismos efectos que Busemann. Terminó un informe detallado sobre el concepto en abril, pero descubrió que su trabajo fue fuertemente criticado por otros miembros de NACA Langley, en particular Theodore Theodorsen, quien se refirió a él como "hocus-pocus" y exigió algunas "matemáticas reales". Sin embargo, Jones ya había asegurado algo de tiempo para los modelos de vuelo libre bajo la dirección de Robert Gilruth, cuyos informes se presentaron a fines de mayo y mostraron una disminución de cuatro veces la resistencia a altas velocidades. Todo esto se compiló en un informe publicado el 21 de junio de 1945, que se envió a la industria tres semanas después. Irónicamente, en este punto el trabajo de Busemann ya se había difundido.

Boeing estaba en medio del diseño del B-47 Stratojet, y el Modelo 424 inicial era un diseño de ala recta similar al B-45, B-46 y B-48 con el que competía. Una revisión de diseño reciente completada en junio produjo el Modelo 432, otro diseño de cuatro motores con los motores enterrados en el fuselaje para reducir la resistencia y alas de gran envergadura que le daban una apariencia casi similar a un planeador. En septiembre, los datos de Braunschweig se habían incorporado al diseño, que resurgió como el Modelo 448, un diseño de seis motores más grande con alas más robustas con un barrido de unos 35 grados. Otra reelaboración en noviembre movió los motores a las cápsulas debajo de las alas, ya que al Ejército le preocupaba que los incendios de los motores pudieran destruir la aeronave. El diseño resultante tendría un rendimiento que rivalizaría con los luchadores más rápidos y derrotó a la competencia de alas rectas. El diseño básico de los motores en pilones bajo alas en flecha todavía se usa en la mayoría de los aviones de pasajeros en la actualidad.

En los cazas, North American Aviation estaba trabajando en un caza naval propulsado a reacción de ala recta, entonces conocido como FJ-1. Fue enviado a la Fuerza Aérea como el F-86. Larry Green, que sabía leer alemán, estudió los informes de Busemann y convenció a la dirección de permitir un rediseño a partir de agosto de 1945. Siguió una batería de pruebas en el túnel de viento, y aunque se cambió poco más del diseño, incluido el perfil del ala (NACA 0009) , el rendimiento de la aeronave mejoró drásticamente con respecto a los jets de alas rectas. Con la aparición del Mig-15, el F-86 se apresuró al combate y los aviones de ala recta como el P-80 y el F-84 pronto fueron relegados al ataque terrestre. Algunos, como el F-84 y el F-9 Cougar, fueron rediseñados posteriormente con alas en flecha de aviones de alas rectas. Los aviones posteriores, como el F-100, se diseñarían con alas en flecha desde el principio, aunque serían necesarias innovaciones adicionales como el postcombustión, la regla de área y nuevas superficies de control para dominar el vuelo supersónico.

Los británicos también recibieron los datos alemanes y decidieron que los futuros diseños de alta velocidad tendrían que usarlos. Una víctima particularmente interesante de este proceso fue la cancelación del Miles M-52, un diseño de ala recta para intentar aumentar la velocidad del sonido. Cuando salió a la luz el diseño del ala en flecha, el proyecto se canceló, ya que se pensó que tendría demasiada resistencia para romper la barrera del sonido, pero poco después, Estados Unidos hizo exactamente eso con el Bell X-1. El Ministerio del Aire introdujo un programa de aviones experimentales para examinar los efectos de las alas en flecha (así como las alas delta) e introdujo sus primeros diseños de combate como Hawker Hunter y Supermarine Swift.

La investigación alemana también se “filtró” a SAAB desde una fuente en Suiza a finales de 1945. Estaban en el proceso de desarrollar el caza a reacción SAAB Tunnan, y rápidamente adaptaron el diseño de ala recta existente para incorporar un barrido de 25 grados. Aunque no es muy conocido fuera de Suecia, el Tunnan era un diseño muy competitivo, permaneciendo en servicio hasta 1972 en algunas funciones.

La introducción de la investigación de ala en flecha alemana en la aeronáutica provocó una revolución menor, especialmente después de los dramáticos éxitos del B-47 y F-86. Finalmente, casi todos los esfuerzos de diseño se sometieron inmediatamente a modificaciones para incorporar un ala en flecha. El clásico Boeing B-52, diseñado en la década de 1950, permanecería en servicio hasta el siglo XXI como un bombardero pesado subsónico de largo alcance a pesar del desarrollo del B-70 de triple sónico, B-1 de ala oscilante supersónico, y diseños de alas voladoras. Si bien el soviético nunca comparó el rendimiento del B-52 con un diseño de jet, el bombardero turbohélice Tu-95 de alcance intercontinental también permanece en servicio hoy. Con una velocidad máxima de clase casi a reacción de 920 km / h, es inusual en la combinación de alas barridas con propulsión de hélice y sigue siendo el avión de producción propulsado por hélice más rápido. En la década de 1960, la mayoría de los aviones civiles como el Boeing 707 también adoptaron alas en flecha.

A principios de la década de 1950, casi todos los nuevos cazas fueron reconstruidos o diseñados desde cero con un ala en flecha. El A-4 Skyhawk y el F4D Skyray fueron ejemplos de alas delta que también han barrido los bordes de ataque con o sin cola. La mayoría de los primeros diseños transónicos y supersónicos, como el MiG-19 y el F-100, usaban alas largas y muy barridas. Las alas barridas alcanzarían Mach 2 en el BAC Lightning con alas de flecha y el F-105 Thunderchief de alas rechonchas, que se descubrió que carecía de capacidad de giro en el combate de Vietnam. A fines de la década de 1960, el F-4 Phantom y el MiG-21, que usaban variantes en alas delta con cola, llegaron a dominar las fuerzas aéreas de primera línea. Se emplearon alas de geometría variable en los F-111, F-14 y Mig-27 soviéticos, aunque la idea sería abandonada por el diseño SST estadounidense. Después de la década de 1970, la mayoría de los cazas de nueva generación optimizados para maniobras de combate aéreo desde el F-15 de la USAF y el MiG-29 soviético han empleado alas fijas de envergadura relativamente corta con un área de ala relativamente grande.