En la arquitectura naval y la ingeniería aeroespacial , la relación de finura es la relación entre la longitud de un cuerpo y su anchura máxima. Las formas cortas y anchas tienen una relación de finura baja, mientras que las largas y estrechas tienen una relación de finura alta. Los aviones que pasan tiempo a velocidades supersónicas , por ejemplo, el Concorde , generalmente tienen una relación de finura alta.
A velocidades inferiores a la velocidad crítica de Mach , una de las principales formas de resistencia es la fricción superficial . Como su nombre lo indica, se trata de la resistencia causada por la interacción del flujo de aire con la superficie del avión. Para minimizar esta resistencia, el avión debe diseñarse de modo que minimice el área expuesta de la superficie, o "superficie mojada". Una solución a este problema es construir un fuselaje "en forma de huevo", como el que se utiliza, por ejemplo, en el Questair Venture, de fabricación casera .
Las proporciones de finura ideales teóricas en los fuselajes de aeronaves subsónicas se encuentran típicamente en alrededor de 6:1, sin embargo, esto puede verse comprometido por otras consideraciones de diseño, como los requisitos de tamaño de los asientos o de la carga. Debido a que un fuselaje de mayor finura puede tener superficies de cola reducidas, esta proporción ideal puede prácticamente aumentarse a 8:1. [1]
Sin embargo, la mayoría de los aviones tienen relaciones de finura significativamente mayores que esta. Esto se debe a menudo a la necesidad competitiva de colocar las superficies de control de cola al final de un brazo de momento más largo para aumentar su eficacia. Reducir la longitud del fuselaje requeriría controles más grandes, lo que compensaría los ahorros de resistencia al usar la relación de finura ideal. Un ejemplo de un diseño de alto rendimiento con una relación de finura imperfecta es el Lancair . En otros casos, el diseñador se ve obligado a utilizar un diseño no ideal debido a factores externos como la disposición de los asientos o el tamaño de los palés de carga. Los aviones de pasajeros modernos a menudo tienen relaciones de finura mucho más altas que las ideales, un efecto secundario de su sección transversal cilíndrica que se selecciona para la resistencia, además de proporcionar un ancho único para simplificar la disposición de los asientos y el manejo de la carga aérea .
A medida que un avión se acerca a la velocidad del sonido , se forman ondas de choque en las áreas de mayor curvatura. Estas ondas de choque irradian energía que los motores deben suministrar, energía que no se utiliza para hacer que el avión vaya más rápido. Esta parece ser una nueva forma de resistencia, conocida como resistencia de onda , que alcanza un máximo de aproximadamente tres veces la resistencia a velocidades incluso ligeramente inferiores a la velocidad crítica de Mach . Para minimizar la resistencia de onda, la curvatura del avión debe mantenerse al mínimo, lo que implica relaciones de finura mucho más altas. Esta es la razón por la que los aviones de alta velocidad tienen morros y colas largos y puntiagudos, y cabinas de mando que están alineadas con la línea del fuselaje.
En términos más técnicos, el mejor rendimiento posible para un diseño supersónico se caracteriza por dos "formas perfectas": el cuerpo Sears-Haack , que es puntiagudo en ambos extremos, o la ojiva de von Kármán , que tiene una cola roma. Entre los ejemplos de este último diseño se incluyen el Concorde , el F-104 Starfighter y el XB-70 Valkyrie , aunque en cierta medida prácticamente todos los aviones interceptores posteriores a la Segunda Guerra Mundial presentaban un diseño de este tipo. Este último se ve principalmente en cohetes y misiles, siendo el extremo romo la tobera del cohete . Los diseñadores de misiles están aún menos interesados en el rendimiento a baja velocidad, y los misiles generalmente tienen relaciones de finura más altas que la mayoría de las aeronaves.
La introducción de aviones con relaciones de finura más altas también introdujo una nueva forma de inestabilidad, el acoplamiento inercial . A medida que los motores y la cabina se alejaban del centro de masas del avión con los fuselajes más largos que exigía la alta relación de finura, la inercia de balanceo de estas masas aumentó hasta ser capaz de superar la potencia de las superficies aerodinámicas. Se utilizan diversos métodos para combatir este efecto, incluidos controles de gran tamaño y sistemas de aumento de la estabilidad .