¿Por qué el avión U2 no usa alas barridas, ya que el barrido de las alas aumenta la maquinaria crítica y hay una ventana angosta entre el puesto y la máquina crítica en el U2?

Ciertamente podemos. Pero las alas barridas pueden afectar seriamente el papel del U2 de mala manera. U2 es un avión diseñado para misiones de vigilancia de largas horas con misiones más cortas que duran alrededor de 6 horas, mientras que las misiones más largas pueden ir un poco más de 12 horas. Cuando vuelas durante tanto tiempo, quieres que el avión sea lo más eficiente posible. Como muchos otros han dicho, tiene y necesita alas muy largas y delgadas para lograr esto. Este tipo de alas tienen una alta relación de aspecto. La relación de aspecto es la relación de la envergadura del ala al cuadrado del área del ala . Cuando barres las alas, reduce esta proporción.

Por qué la relación de aspecto es un factor tan importante es porque determina el perfil de arrastre del ala. La resistencia al arrastre inducida es inversamente proporcional a la relación de aspecto. Entonces, un aumento en la relación significa una disminución de la resistencia que crea la superficie del ala. Esto proporciona una mayor elevación a la relación de arrastre. El U2 tiene una relación de elevación a arrastre de alrededor de 26: 1, que es un valor bastante alto teniendo en cuenta su tamaño. Las alas barridas también reducen el rendimiento a baja velocidad de la aeronave. Una es que las alas barridas tienen un coeficiente de elevación más alto alcanzable más bajo en comparación con las alas rectas normales. Esto aumenta la velocidad de pérdida de la aeronave.

Al ser un avión U2 con controles resistentes, no solo es difícil de controlar a altas velocidades, sino también a bajas velocidades y altas altitudes y baja densidad. Incluso los aviones comerciales con alas extendidas serán difíciles de controlar a bajas velocidades, si carecen de las estructuras adicionales para mejorar el margen operativo. Esto incluye listones, aletas de caza altamente diseñadas, generadores de vórtices, etc. La fijación de tales estructuras en U2 aumentará su masa, la acción de arrastre y también puede ejercer una tensión innecesaria en las alas muy delgadas.

U2 con sus alas de alta relación de aspecto.

Noté la frase “más fácil de volar” en los detalles de la pregunta. En el pasado, cuando se introdujo el U2, los aviones militares fueron construidos especialmente para ese propósito. Si el avión puede hacer el trabajo, difícil de volar no interfiere. Incluso hasta esta misma fecha, los U2 son llevados por pilotos muy experimentados, consumados y entrenados constantemente de diferentes unidades militares. No todos pueden volarlo.

El U2 fue diseñado para misiones de resistencia y, por lo tanto, el diseño se enfoca en maximizar la relación de elevación / resistencia.

Las alas barridas facilitan el retraso en el rápido aumento de la resistencia debido a los efectos de compresibilidad.

Sin embargo, existe una desventaja de las alas barridas y es que facilitan el flujo de aire en sentido amplio, reduciendo así la elevación. Se requeriría un ala más grande y, por lo tanto, un ala más pesada, para generar una cantidad adecuada de elevación para soportar el mismo peso de fuselaje en comparación con un ala recta. Cuanto mayor es el tamaño del ala, mayor es la resistencia parasitaria y, por lo tanto, mayor es el consumo de combustible de la aeronave.

Esencialmente, el diseño del U2 es más similar al de un planeador para lograr su misión. La velocidad no es su objetivo principal.

Lo anterior es una explicación simplista que no aborda una miríada de otros problemas de diseño, como la mitigación de la reversibilidad del control o el aumento de la velocidad de divergencia, pero debe servir para resaltar la cuestión clave de cumplir con los requisitos de la misión y que es capaz de mantenerse al día. el mayor tiempo posible

Posiblemente porque, en las altitudes a las que el U-2 opera SPAN (y, por lo tanto, la relación de aspecto) es importante. (Una relación de aspecto mayor confiere una mejor elevación / arrastre).
Barrer el ala reduciría la relación de aspecto, lo que requeriría un ala más grande (y aumentaría el peso, lo que posiblemente llevaría a cargas de flexión que no se pueden manejar) O operaciones a una altitud más baja.

Además, cuanto más alto sea el barrido, mayor será la velocidad de pérdida, lo que significa que es probable / posible que mientras la VELOCIDAD real de la aeronave sea mayor, todavía esté operando en una región estrecha entre la pérdida y el número crítico de Mach. (Y el hecho de que Mcrit no depende completamente del barrido del ala, hay muchos otros factores a considerar, como la relación T / C [grosor / cuerda] a tener en cuenta.

Contrariamente al mirlo SR71, el U2 es realmente muy lento. Con una velocidad máxima de solo 800 km / hy un crucero de alrededor de 650 km / h, simplemente no necesita alas extendidas. Tampoco los aviones modernos, todos los cuales son más rápidos que el U2. El U2 fue construido para el alcance y la resistencia, y terminó como un “planeador motorizado” lento con una geometría a juego.

¿Podría también relacionarse con la tecnología disponible en el momento del diseño? Tal vez la construcción compuesta parcial podría cambiar las compensaciones. Reconoceré que el Scaled Composites Proteus (techo de servicio FL65) también tiene alas rectas.

El U-2 no vuela lo suficientemente rápido como para beneficiarse de cualquier barrido de ala. Es esencialmente un planeador motorizado, optimizado para muy alta altitud y muy largo alcance. De hecho, su velocidad de crucero está un poco por encima de su velocidad de pérdida en altitud, donde un ala barrida realmente no funciona tan bien.