Análisis del rendimiento aerodinámico transónico de una configuración de ala unida CRM
Autores: Hanman, Paul; Yao, Yufeng; Bouferrouk, Abdessalem
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Análisis del rendimiento aerodinámico transónico de una configuración de ala unida CRM
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Estudio
Rendimiento aerodinámico
Aeronaves de ala unida
Modelo Común de Investigación de la NASA
Velocidad transónica
Red de vórtices
ANSYS Fluent
Relación de sustentación a resistencia
ángulo de ataque
Resistencia inducida
Formación de choque.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Este estudio examina el rendimiento aerodinámico de un diseño de aeronave de ala unida (JW) basado en el Modelo de Investigación Común (CRM) de la NASA, con el objetivo de evaluar su potencial para el transporte comercial eficiente o aeronaves de carga a velocidad transónica (Mach 0.85). El ala del CRM, optimizada para el vuelo transónico, fue transformada en un diseño JW que presenta un ala principal de alto aspecto. Un estudio paramétrico inicial utilizando el método de panel de arrastre mínimo de red de vórtices identificó diseños viables. La configuración JW seleccionada, que comprende alas delantera y trasera unidas por una aleta vertical, fue analizada utilizando ANSYS Fluent para comprender las interacciones del flujo y el rendimiento aerodinámico. Con un ángulo de ataque (AoA) de -1 grados, el diseño JW logró una relación máxima de sustentación a arrastre (L/D) de 17.45, cerca del L/D máximo del CRM de 19.64 a 2 grados, demostrando una eficiencia competitiva. El L/D del JW superó al del CRM entre AoA de -3 grados y 0.8 grados, pero el CRM tuvo un mejor rendimiento por encima de 0.8 grados, con diferencias que disminuyeron a un ángulo de ataque más alto. Basado únicamente en el arrastre inducido, el JW superó al CRM en el rango de AoA de -3 grados a 8 grados, pero las complicaciones del flujo restringieron su ventaja de L/D a un pequeño rango de bajo AoA. Un fuerte choque en el lado interno de la aleta vertical debido a la alta velocidad del flujo entrante retrasó la formación del choque en el ala principal cerca de la unión. La optimización de la forma de la aleta vertical mejoró ligeramente el L/D, sugiriendo potencial para mejoras adicionales o que otros factores de diseño afectan significativamente el rendimiento del JW. Este estudio proporciona información sobre la aerodinámica del JW a velocidades transónicas, revelando sus beneficios y desafíos potenciales en comparación con el diseño del CRM.
Descripción
Este estudio examina el rendimiento aerodinámico de un diseño de aeronave de ala unida (JW) basado en el Modelo de Investigación Común (CRM) de la NASA, con el objetivo de evaluar su potencial para el transporte comercial eficiente o aeronaves de carga a velocidad transónica (Mach 0.85). El ala del CRM, optimizada para el vuelo transónico, fue transformada en un diseño JW que presenta un ala principal de alto aspecto. Un estudio paramétrico inicial utilizando el método de panel de arrastre mínimo de red de vórtices identificó diseños viables. La configuración JW seleccionada, que comprende alas delantera y trasera unidas por una aleta vertical, fue analizada utilizando ANSYS Fluent para comprender las interacciones del flujo y el rendimiento aerodinámico. Con un ángulo de ataque (AoA) de -1 grados, el diseño JW logró una relación máxima de sustentación a arrastre (L/D) de 17.45, cerca del L/D máximo del CRM de 19.64 a 2 grados, demostrando una eficiencia competitiva. El L/D del JW superó al del CRM entre AoA de -3 grados y 0.8 grados, pero el CRM tuvo un mejor rendimiento por encima de 0.8 grados, con diferencias que disminuyeron a un ángulo de ataque más alto. Basado únicamente en el arrastre inducido, el JW superó al CRM en el rango de AoA de -3 grados a 8 grados, pero las complicaciones del flujo restringieron su ventaja de L/D a un pequeño rango de bajo AoA. Un fuerte choque en el lado interno de la aleta vertical debido a la alta velocidad del flujo entrante retrasó la formación del choque en el ala principal cerca de la unión. La optimización de la forma de la aleta vertical mejoró ligeramente el L/D, sugiriendo potencial para mejoras adicionales o que otros factores de diseño afectan significativamente el rendimiento del JW. Este estudio proporciona información sobre la aerodinámica del JW a velocidades transónicas, revelando sus beneficios y desafíos potenciales en comparación con el diseño del CRM.