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Un avión subsónico es un avión con una velocidad máxima inferior a la velocidad del sonido ( Mach 1). El término describe técnicamente un avión que vuela por debajo de su número crítico de Mach , normalmente alrededor de Mach 0,8. Todos los aviones civiles actuales, incluidos aviones de pasajeros , helicópteros , futuros drones de pasajeros , vehículos aéreos personales y dirigibles , así como muchos tipos militares, son subsónicos.
Aunque las altas velocidades suelen ser deseables en un avión, el vuelo supersónico requiere motores mucho más grandes, mayor consumo de combustible y materiales más avanzados que el vuelo subsónico. Por lo tanto, un tipo subsónico cuesta mucho menos que el diseño supersónico equivalente, tiene mayor alcance y causa menos daño al medio ambiente.
El entorno subsónico menos severo también permite una gama mucho más amplia de tipos de aviones, como globos , dirigibles y helicópteros , lo que les permite desempeñar una gama mucho más amplia de funciones.
El vuelo subsónico se caracteriza aerodinámicamente por un flujo incompresible, donde los cambios de presión dinámica debido al movimiento a través del aire hacen que el aire fluya desde áreas de alta presión dinámica a áreas de menor presión dinámica, dejando constantes la presión estática y la densidad del aire circundante. A altas velocidades subsónicas, comienzan a aparecer efectos de compresibilidad. [1]
La hélice es una de las fuentes de empuje más eficientes disponibles y es común en aviones y dirigibles subsónicos . A veces está encerrado en forma de ventilador con conductos . A velocidades subsónicas más altas y a grandes altitudes , como las que alcanzan la mayoría de los aviones de pasajeros , el turborreactor o turbofan se vuelve necesario. Los jets puros como el turborreactor y el estatorreactor son ineficientes a velocidades subsónicas y no se utilizan con frecuencia.
La envergadura y el área de un ala son importantes para las características de sustentación . Están relacionados por la relación de aspecto , que es la relación entre la luz, medida de punta a punta, y la cuerda promedio , medida desde el borde de ataque al borde de salida.
La eficiencia aerodinámica de un ala se describe por su relación sustentación/arrastre , siendo un ala que proporciona alta sustentación con poca resistencia la más eficiente. Una relación de aspecto más alta proporciona una relación elevación/arrastre más alta y, por lo tanto, es más eficiente. [2]
La resistencia de un ala consta de dos componentes: la resistencia inducida , que está relacionada con la producción de sustentación , y la resistencia del perfil , debida en gran medida a la fricción superficial a la que contribuye toda el área del ala. [3] Por lo tanto, es deseable que un ala tenga la menor área compatible con las características de sustentación deseadas. Esto se logra mejor con una relación de aspecto alta, y los tipos de alto rendimiento suelen tener este tipo de ala.
Pero otras consideraciones como el peso ligero, la rigidez estructural, la maniobrabilidad, el manejo en tierra, etc., a menudo se benefician de una envergadura más corta y, en consecuencia, de un ala menos eficiente. Los aviones de aviación general pequeños y de baja altitud suelen tener relaciones de aspecto de seis o siete; aviones de pasajeros de 12 o más; y planeadores de alto rendimiento de 30 o más.
A velocidades superiores al número crítico de Mach, el flujo de aire comienza a volverse transónico , y el flujo de aire local en algunos lugares provoca la formación de pequeñas ondas de choque sónicas. Esto pronto conduce a la pérdida del impacto , provocando un rápido aumento de la resistencia. [4] Las alas de las naves subsónicas rápidas, como los aviones a reacción, tienden a estar barridas para retrasar la aparición de estas ondas de choque.
En teoría, la resistencia inducida es mínima cuando la distribución de sustentación en toda la extensión es elíptica. Sin embargo, varios factores influyen en la resistencia inducida y, en la práctica, un ala de forma elíptica, como la del caza Supermarine Spitfire de la Segunda Guerra Mundial, no es necesariamente la más eficiente. Las alas de los aviones de pasajeros, que están altamente optimizadas para su eficiencia, están lejos de tener una forma elíptica.
La relación entre la cuerda de punta y la cuerda de raíz se llama relación de conicidad. El ahusamiento tiene el efecto deseable de reducir la tensión de flexión de la raíz al desplazar la sustentación hacia adentro, pero algunos diseñadores destacados, incluidos John Thorp y Karl Bergey, han argumentado que una forma en planta rectangular sin ahusamiento es mejor para aviones de menos de 6,000 libras de peso bruto. .