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Aerodinámica

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.

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.

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