Número de Mach crítico

Los aviones comerciales vuelan a velocidades ligeramente inferiores a la del sonido. Una velocidad crucial que la aeronave atraviesa justo antes de alcanzar la velocidad de crucero se produce cuando el aire que fluye sobre el ala alcanza la velocidad del sonido. Se conoce como número de Mach crítico ( Mcr ). Un aumento adicional de la velocidad de la aeronave hasta la velocidad de crucero genera una región de flujo supersónico que termina en una onda de choque. Más allá de la velocidad de crucero, en el número de Mach de divergencia de arrastre , la onda de choque, y cualquier flujo separado asociado, produce un arrastre excesivo para un vuelo económico. ^{[ 1 ]}

vuelo de aeronave

En aeronaves no diseñadas para volar a la velocidad de Mach crítica o superior, las ondas de choque que se forman en el flujo de aire sobre el ala y el estabilizador horizontal provocan una pérdida de sustentación y pueden ser suficientes para causar la entrada en pérdida del ala, inutilizar las superficies de control o provocar la pérdida de control de la aeronave. Estos fenómenos problemáticos que aparecen a la velocidad de Mach crítica o superior se atribuyeron finalmente a la compresibilidad del aire. La compresibilidad fue la causa de varios accidentes que involucraron aeronaves militares y experimentales de alta velocidad en las décadas de 1930 y 1940.

El reto de diseñar una aeronave que se mantuviera controlable al aproximarse y alcanzar la velocidad del sonido fue el origen del concepto conocido como la barrera del sonido . Los aviones militares subsónicos de la década de 1940 , como el Supermarine Spitfire , el Bf 109 , el P-51 Mustang , el Gloster Meteor , el He 162 y el P-80 , tenían alas relativamente gruesas y sin flecha, y eran incapaces de alcanzar Mach 1.0 en vuelo controlado. En 1947, Chuck Yeager voló el Bell X-1 (también con un ala sin flecha, pero mucho más delgada), alcanzando Mach 1.06 y más allá, y finalmente se rompió la barrera del sonido.

Los primeros aviones militares transónicos , como el Hawker Hunter y el F-86 Sabre , fueron diseñados para volar satisfactoriamente incluso a velocidades superiores a su número Mach crítico. No poseían suficiente empuje de motor para alcanzar Mach 1.0 en vuelo horizontal, pero podían hacerlo en picada y mantener el control.

El número Mach crítico real varía de un ala a otra. En general, un ala más gruesa tendrá un número Mach crítico menor, ya que desvía el flujo de aire que la rodea más que un ala más delgada, acelerándolo así a mayor velocidad. Por ejemplo, el ala bastante gruesa del P-38 Lightning tiene un número Mach crítico de aproximadamente 0,69. La aeronave podía alcanzar ocasionalmente esta velocidad en picados, lo que provocó varios accidentes. El ala mucho más delgada del Supermarine Spitfire le proporcionaba un número Mach crítico considerablemente mayor (alrededor de 0,89).