MODELO DE BORDE VORTICOSO Y SU APLICACIÓN AL ANÁLISIS DE ALAS DELTA MEDIANTE RED DE VÓRTICES

Abstract

El presente trabajo propone un método que permite estimar satisfactoriamente las características longitudinales de alas delta con perfiles de borde filoso, tanto coeficientes globales como distribución de cargas, con errores menores al 10% respecto de ensayos subsónicos, mostrándose consistente hasta ángulos de ataque superiores a los 20º. El método consta de dos partes que pueden ser de aplicación independiente entre sí. En la primer parte se propone el Modelo de Borde Vorticoso (MBV), como una simplificación de la Teoría de Analogía de la Succión (TAS) del borde de ataque. Mientras ésta discrimina la sustentación producida por un ala de borde filoso entre una componente potencial y otra vorticosa, en el MBV se asume que toda la sustentación es de índole vorticosa, reduciéndose la superficie alar a una única línea vorticosa sobre el borde de ataque. Aplicando una teoría de línea sustentadora no planar, se halla una expresión para CL dependiente sólo de la flecha y resoluble en forma directa a través de una única fórmula. La misma es extensible a otras plantas alares derivadas de la forma delta básica. La segunda parte consiste en un algoritmo que corrige los resultados para alas delta obtenidos por la aplicación de programas de método de red de vórtices (VLM) convencionales, que subestiman considerablemente la sustentación generada y muestran una distribución de carga errónea. La corrección propuesta logra representar los picos de presión debidos a los vórtices desprendidos desde el borde de ataque, y su ensanchamiento aguas abajo. El método parte de las hipótesis de la TAS, flujo cónico y asumiendo modelos semiempíricos de distribución de presiones. Se toman como valores objetivo de CL los hallados según el MBV o la TAS, y luego mediante el método de Newton-Raphson se puede determinar con menos de tres iteraciones un coeficiente global que, asociado a una ley de variación bidimensional general de tipo sigmoide, modifica los saltos de presión. Posteriormente se estima el momento de cabeceo, los diagramas de corte y de momento flector y torsor. Esta rutina se aplica en el postproceso de resultados, por lo que no requiere modificar los solvers. Su rapidez y economía computacional la hacen apta para códigos de diseño y optimización.