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La aerodinamica. La forma ideal de los
proyectiles de artillería supersónicos es la forma de gota. Esta forma
aerodinámica es ideal para velocidades subsónicas y el comportamiento de un gas
que fluye a altas velocidades; es muy poco eficaz en la zona supersónica debido
a su gran superficie frontal, que comprime el aire y da lugar a ondas de choque
de gran amplitud que absorben mucha energía. Un factor importante en el diseño
de cohetes es la influencia directa de la presión atmosférica reinante sobre la
eficiencia del vuelo a velocidades supersónicas. Si el medio circundante es
próximo a un vacío perfecto, más eficiente es el motor del avión o el cohete. El
rango de velocidades de un avión supersónico también puede aumentarse reduciendo
la superficie, o sección transversal, que presenta al aire.Cuando un gas fluye
por un tubo estrechado, como la tobera de un cohete, a velocidades subsónicas,
la velocidad de flujo aumenta y la presión disminuye en el cuello del
estrechamiento. A velocidades supersónicas se produce el fenómeno inverso, y la
velocidad de flujo aumenta en un tubo divergente. Así, los gases de escape de un
cohete, al acelerarse en la tobera hasta la velocidad del sonido, aumentan aún
más su velocidad, y por tanto su empuje, en el ensanchamiento divergente de la
tobera, con lo que se multiplica la eficiencia del cohete. En velocidades
supersónicas, como lo es el caso de los aviones, es imprescindible aumentar el
peso del aparato aumentando su longitud, hacerlo más esbelto y dotarlo de un
frente en forma de aguja. Luego de la II Guerra Mundial, los centros de
investigación en aerodinámica construyeron túneles de viento donde se podían
probar maquetas o piezas de aviones en corrientes de aire supersónicas.
Richard Travis Whitcomb, físico estadounidense, realizo un gran aporte en la
aeronáutica, gracias a las investigaciones en túneles de viento, se debió al,
que descubrió la regla de las superficies para el diseño de aviones
supersónicos.El principio decía que el aumento abrupto en la
resistencia al avance que se produce a
velocidades transónicas se debe a la distribución de la superficie total de la
sección transversal en cada punto del avión. Estrechando el fuselaje en la zona
donde está unido a las alas, la reducción en la sección transversal total del
fuselaje y las alas disminuye la resistencia al avance del aparato. Talle de
avispa fue el nombre dado al diseño de Whitcomb, donde hizo posible un aumento
del 25% en el rango de velocidades supersónicas sin necesidad de una mayor
potencia en los motores. El aparato de investigación que simula las condiciones
experimentadas por un objeto que se mueve a través del aire se conoce como túnel
de viento o túnel aerodinámico. En un túnel aerodinámico o de viento, el objeto
permanece estacionario mientras se fuerza el paso de aire o gas por encima de
él. Estos túneles estudian los efectos del movimiento del aire en objetos como
aviones, naves espaciales, misiles, automóviles, edificios o puentes.Su tamaño
va desde unos pocos centímetros hasta los 12 m × 24 m del túnel del Ames
Research Center en Moffet Field (California, EEUU), perteneciente a la NASA.Este
túnel puede contener dentro de el un avión real con una envergadura de 22
metros.
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