Definición de Cruce De La Barrera Del Sonido

1. A pesar de todas las dificultades encontradas en el campo de las velocidades transónicas, los ingenieros aeronáuticos perseveraron. El 14 de octubre de 1947, el Bell. X-l, avión norteamericano movido por cohetes, logró pasar la barrera del sonido en vuelo horizontal. En esta fecha el X-l voló a 1,06 Mach, y en 1948 alcanzó 1,47 Mach. Esta velocidad fue superada en el año 1951 por el Douglas D-558-II que voló a 1,86 Mach. El mismo aeroplano llegó en 1953 a los 2,01 Mach, es decir, el doble de la velocidad del sonido. El D-558-II logró su marca de velocidad, 2135 km/h, a una altura de 11000 metros.
   
   El 12 de diciembre de 1953 se sobrepasó esta velocidad por el Bell X-IA, que alcanzó la impresionante velocidad de 2,50 Mach, alrededor de los 2650 km por hora.
   
   Naturalmente, las velocidades de los aparatos militares están por debajo de las arriba mencionadas, debido a las necesidades del armamento y a la fecha de su diseño y fabricación. A pesar de esto, los cazas de primera línea de varias naciones pueden sobrepasar la velocidad del sonido en vuelo horizontal.
   
   - Diseños para grandes velocidades. En general, parecen ser los tipos de ala en escotadura y de cabeza de flecha o delta los más adecuados en el campo de las velocidades transónicas y hasta los 1,40 Mach. El tipo de escotadura demora el rápido aumento de la resistencia al avance, que se produce cuando un aparato se aproxima a la velocidad del sonido, y amplía el límite impuesto por el número Mach crítico (donde comienzan los efectos de la compresión). Otra ventaja de este tipo de ala es el aumento de la estabilidad; aunque el aeroplano vuele más rápido que el sonido, no ocurre lo mismo con la corriente de aire que lo envuelve, cuya velocidad es inferior por lo menos cuando alcanza los extremos de las alas.
   
   Sin embargo, las alas en escotadura tienen sus desventajas. Un aparato con fuerte escotadura en sus alas tiene la tendencia a «encabritarse» bruscamente en los ángulos de ataque grandes, debido a que se obliga al aire de la capa límite a desplazarse hacia los extremos de las alas, donde aquélla se hace de más espesor y la fuerza ascensional se anula y, como consecuencia, el centro de presión se mueve hacia dentro del ala, adelantándose. Este movimiento hacia adelante de la fuerza ascensional principal impulsa hacia arriba la proa del aparato. Por otra parte, los alerones de las alas en escotadura son menos efectivos en los grandes ángulos de ataque, y la inestabilidad aerodinámica de las alas escotadas llega a menudo a ocasionar el llamado «volteo Dutch», combinación de guiñada y balanceo, después de una ráfaga súbita o de un desplazamiento de los mandos.
   
   La tendencia a encabritarse se combate con ciertos dispositivos como son: las extensiones hacia adelante de los bordes de ataque de las alas, cerca de sus extremos las barreras en las alas, que tienden a impedir el desplazamiento del aire de la capa límite hacia los extremos; y los deflectores a lo largo de toda la extensión del ala, que encauzan la capa límite de modo que no se reduzca la efectividad relativa de los extremos de las alas. El volteo Dutch se combate mediante amortiguadores automáticos, ya que los pilotos encuentran muy difícil impedirlo por sí mismos.
   
   El ala en delta, así llamada porque su forma es parecida a la de la letra griega «delta», fue estudiada a fondo por primera vez por Alexander Lippisch, científico alemán de la Compañía Mésserschmidt. A base de su diseño se construyó el Convair modelo 7002, primer aparato en delta que surcó el cielo. El Convair F-102 es un perfeccionamiento del anterior. El ala en délta ha tenido gran aceptación en Inglaterra, donde se ha empleado en ciertos tipos como el Avro 707, el Fairey FDI, el Gloster Javelin y el Avro Vulcan. Los constructores americanos están muy en desacuerdo entre sí acerca de las ventajas de este tipo de alas.
   
   El ala en delta deriva esencialmente, por un relleno de los bordes de salida, de las alas en escotadura. El incremento de la superficie del ala lleva consigo una disminución de la carga de la misma por centímetro cuadrado. La mayoría dé las ventajas que presenta el ala en escotadura en el dominio de las velocidades transónicas las conserva el tipo de ala en delta. Además, dentro de ella hay más espacio para llevar el combustible y alojar los motores, el tren de aterrizaje y otros accesorios, porque puede ser más gruesa, ya que la cuerda (distancia existente entre el borde de ataque y el de salida), es mayor. Entre las desventajas del ala en delta, figura la necesidad de emplear conductos de cola más largos. También existe un límite práctico para su tamaño útil, pues la envergadura necesaria para alcanzar grandes altitudes supone en este tipo de ala un gran aurriento de su superficie y, por tanto, un peso y una resistencia al avance excesivos.
   
   Aunque los tipos de alas en escotadura y en delta parecen ser los más adecuados para el vuelo a velocidades transónicas o poco superiores a la del sonido, a velocidades mayores su resistencia aumenta en tal grado, que rebasa con mucho a la de los modelos de ala recta, para la que el coeficiente máximo de resistencia corresponde a la velocidad del sonido y tiende a disminuir al aumentar la velocidad. Así, con tal de que dispongan de la potencia suficiente para vencer este coeficiente máximo de resistencia y rebasar la velocidad del sonido, los aparatos de ala derecha ofrecen ventajas decisivas a las velocidades superiores a dos veces la del sonido. El Bell X-IA, aparato que ha volado a 2650 km/h, tiene alas rectas. Para obtener tales resultados, es necesario, sin embargo, que las alas sean muy finas y de poca envergadura comparada con la cuerda.
   
   El ala en media luna o en cimitarra, empleada en el bombardero inglés Handley-Page Víctor, es otro de los diseños para conseguir grandes velocidades y altitudes. Su escotadura cambia desde un máximo junto al fuselaje del aeroplano, a un mínimo en el extremo de las alas, con lo que se reduce la distorsión aeroelástica, y los extremos de las alas tienden a conservar la fuerza ascensional durante más tiempo.
   
   El problema de conservar la fuerza ascensional a velocidades supersónicas ha despertado gran interés respecto a la capa límite, delgada capa de aire adyacente al ala, que postuló por primera vez Ludwig Prandtl en 1904. En esta capa, la velocidad de la corriente de aire varía desde un valor finito, a poca distancia del ala, a cero en la superficie de la misma. En esta delgada capa es donde se produce la fricción entre el ala y la corriente de aire. El flujo de aire en dicha capa puede ser: laminar (regular y paralelo), o turbulento. Para cierto valor del número de Reynolds, dicho flujo se convierte de laminar en turbulento. Ya se han descrito los diversos métodos que permiten conservar el flujo laminar en la capa límite a grandes velocidades.
   
   Durante mucho tiempo, las hélices han parecido ser un obstáculo para los aparatos de gran velocidad, debido a su pérdida de eficacia por el efecto de compresión en los extremos de las palas al irse aproximando a la velocidad del sonido. Estos efectos se redujeron desmultiplicando la hélice, y dotándola de más y mayores palas, para conferirle más potencia aun girando a menor velocidad. Pero la reducción de la velocidad de rotación, así como la necesidad de aumentar el ángulo de las palas, disminuyeron la eficacia de la hélice en tal grados que ésta no pudo competir con los turborreactores, a velocidades que sobrepasen el 0,8 Mach. Esta situación se ha ido modificando hasta cierto punto al desarrollarse la llamada «hélice supersónica», cuyas palas giran a mayor velocidad que la del sonido, aun cuando el aparato no haya logrado rebasar esa velocidad. La hélice supersónica se caracteriza por su gran velocidad de rotación (fácilmente proporcionada por un motor a turbopropulsión), y por el pequeño ángulo de sus palas. Por el tamaño de su nariz y el gran número de palas cortas de que se compone, la hélice supersónica se parece mucho a una rueda de turbina.
   
   Para más información ver: aerodinámica del vuelo.

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