Biplano Busemann

El biplano de Busemann és una configuració teòrica d'avió inventada per Adolf Busemann, que evita la formació d'ones de choc de tipo N i, per tant, no crea un boom sónico ni la resistència a les ones associada. No obstant, en la seua forma original, tampoc genera sustentació. S'ha estudiat el concepte de biplano de Busemann, que proporciona una sustentació adequada, i que pot reduir l'intensitat de les ones i la resistència, pero no eliminar-les, per a un transport supersònic "sense estampido".

Orígens

El biplano original de Busemann consistix en dos plaques de secció triangular separades una certa distància, en els costats plans paralels al fluix de decorregut. La separació entre les plaques és lo suficientment gran com per a que el fluix no es bloquege i es mantinga el fluix supersònic entre elles.

El fluix supersònic al voltant d'un ala convencional genera ones de choc sónicas de compressió en les vores d'atac i d'eixida, en una ona d'expansió entre ells. Estes ones de choc corresponen a canvis de pressió que impedixen el fluix d'aire, lo que es coneix com resistència a les ones. En el biplano de Busemann, l'ona de choc d'alta pressió davantera es crea internament i es reflectix simétricamente entre les superfícies interiors de doble vora. Estes interferixen per a anular-se a sí mateixes i a les següents ones de choc, no deixant cap ona externa que es propague fins a l'infinit i, per tant, evitant la resistència a les ones. Les superfícies planes superior i inferior no generen ones de choc perque el fluix és paralel.

L'alliniació interna de les ones de choc fa que el biplano de Busemann produïxca una mínima resistència a les ones. No obstant, les superfícies externes planes i la simetria interna també signifiquen que el disseny de Busemann no produïx cap sustentació en el punt de disseny per a la reducció òptima del choc i la resistència.

Condicions fòra de disseny

El funcionament fòra de la velocitat de travessia o del àngul d'atac de disseny destruïx l'interferència constructiva i dona lloc a efectes de estrangulamiento per choc i histéresis de fluix, que aumenten enormement la resistència aerodinàmica. En el estrangulamiento per choc, les ones de choc reduïxen el seu àngul de reculada en cada reflex de les superfícies còniques de l'ala fins que formen una paret de choc a través del buit. Açò provoca un aument de la pressió i una disminució de la velocitat del fluix, de modo que es produïx una histéresis del fluix, en la que la ralentisació de l'aire fa que el estrangulamiento persistixca a través i més allà del punt de disseny ans que es rebuge a una major velocitat de l'avió.

Elevació dels biplanos Busemann

Segons les lleis del moviment de Newton, per a obtindre la sustentació de les ales cap a dalt, en reacció l'aire que passa per damunt d'elles deu desviar-se cap a avall. A velocitats supersòniques, açò crea a lo manco una ona de choc i possiblement més. De la mateixa manera que qualsevol atre perfil aerodinàmic, el biplano de Busemann pot rebre un chicotet àngul d'atac positiu per a generar sustentació d'esta manera, no obstant, ara també generarà ones de choc externes.

La configuració del biplano Busemann pot seguir utilisant-se per a minimisar l'energia d'estes ones de choc i la resistència associada.

La resistència ondulatoria té dos causes, una deguda al volum o forma de l'avió i una atra deguda a la sustentació generada. El concepte de Busemann pot eliminar la resistència per choc de forma pero no la deguda a la sustentació. La geometria original de Busemann eliminava tota la resistència de les ones i, per tant, també la sustentació. Els dissenys moderns del tipo Busemann poden crear sustentació, en la seua ona de choc associada, a l'hora que eliminen gran part o la totalitat de la resistència de forma, conseguint aixina millores considerables en l'eficiència respecte als dissenys convencionals. També poden permetre un rendiment adequat en una gama de velocitats i ànguls d'atac.

Els problemes de estrangulamiento i histéresis fòra de disseny poden resoldre's per mig de l'us de dispositius de geometria variable, com flaps i slats, que també poden servir com a dispositius d'alta elevació durant l'envolament i l'aterrisage. Un atre enfocament consistix en modificar la geometria del perfil aerodinàmic per a proporcionar un rendiment acceptable en un ranc de condicions fòra de disseny, a costa de certa resistència de forma inclús en el punt de disseny òptim.

El concepte de biplano de Busemann s'ha estudiat com a concepte per a un transport supersònic "sense ploma".

Vore també

• Pratt & Whitney J58 utilisaven una entrada de compressió mixta, una configuració sensible als desarreglos, és dir, a l'expulsió per choc que dona una ona de choc externa en la proa.
• Catamarà. Embarcacions en una resistència reduïda a la formació d'ones per la seua anomenada configuració de caixco dividit.