Análisis de las características aerodinámicas de aeronaves con configuración de alas unidas en función de sus parámetros topológicos

Abstract

Desde su introducción, las aeronaves con configuración de alas unidas se han modelado con diversas topologías resultando en distintos diseños innovadores y no usuales. En consecuencia, el estudio se centra en cómo las características aerodinámicas de la configuración son influenciadas por parámetros topológicos, tales como: I) la flecha y el diedro de las alas; II) la posición de la unión entre las alas a lo largo de la envergadura del ala delantera; III) el uso de montantes; IV) la geometría de los montantes; y, V) el alabeo entre las superficies. El análisis se lleva a cabo con una implementación del método de red de vórtices inestacionario y no lineal, basada íntegramente en el paradigma de la Programación Orientada a Objetos y que incorpora técnicas de Computación de Alto Desempeño. Como parte de los resultados, se estudian las evoluciones temporales de los coeficientes aerodinámicos de la configuración a partir de un arranque impulsivo y las distribuciones de presiones sobre las superficies. Por último, se caracteriza una combinación cualitativamente óptima de parámetros en medro de la elevada sustentación y la baja resistencia.

Joined-wing aircrafts were modeled with different topologies, giving various alternatives to its basic configuration and resulting in innovative and unusual designs, since they were introduced. Therefore, the survey is centered in how the aerodynamic characteristics of the aircraft are influenced by topological parameters, such as I) the swept and dihedral of the front wing, II) the station of the wings joint along the front wing span, III) the inclusion of struts, IV) the struts’ geometry, and V) the skew of the surfaces. The aerodynamic analysis is carried out by a fully Object-Oriented-Programming based with High Performance Programming technics implementation of the Nonlinear Unsteady Vortex Lattice Method. As results, the time evolution of the aerodynamic coefficients of the aircraft from an impulsive start are presented, as well as the pressure distribution over the surfaces. Finally, the best combination of parameters regarding high lifting and low drag is described.