Verso L/D 1:100: aspirazione/soffiaggio dello strato limite

L'aspirazione e il soffiaggio dello strato limite sono metodi per il controllo attivo dello strato limite (o BLC, dall'inglese 'Boundary Layer Control') e del flusso sui profili aerei.
Vengono utilizzati per influenzare il rapporto tra:
- portanza dinamica e
- resistenza aerodinamica.

Cosa succede (effetto fisico):
a) Il flusso accelerato dalla curvatura sul lato superiore dell'ala si scontra con il gradiente di pressione all'estremità dell'ala dopo aver superato la curvatura massima e viene nuovamente rallentato nel processo.
b) Lo strato limite perde energia cinetica nel processo, diventa più spesso e inizia a staccarsi dalla superficie.
c) Nel punto di transizione, lo strato limite laminare diventa un flusso turbolento.
Il risultato è che la portanza prodotta dalla superficie diminuisce, mentre allo stesso tempo aumenta la resistenza aerodinamica.

Per garantire un flusso laminare sulla maggior parte possibile dell'ala in un ampio inviluppo di volo, è necessario impedire la transizione dello strato limite da laminare a turbolento.
L'aspirazione e il soffiaggio nello strato limite sono due possibili metodi attivi per influenzare questo aspetto.

Aspirazione
Con l'aspirazione, le aperture più piccole sono installate nelle aree critiche della superficie, attraverso le quali lo strato limite turbolento viene aspirato. Il flusso, ancora indisturbato ma spostato verso l'esterno dallo strato limite turbolento, può tornare a essere laminare contro la superficie. Dietro la zona di aspirazione si crea nuovamente uno strato limite laminare.
Nel 2004 lo presentava già L.M.M.Boermans (Università di Delft - Olanda) al Motorless Flight Symposium, Varese (I).

Soffiaggio
Quando si soffia dall'esterno una superficie, nello strato limite viene introdotta ulteriore aria accelerata. L'aria soffiata introduce ulteriore energia nello strato limite, stabilizzandolo. Può scorrere in modo laminare contro il gradiente di pressione all'estremità della superficie più a lungo senza capovolgersi. Il sistema ('Boundary Layer Control') è stato utilizzato, tra l'altro, nel Lockheed F-104 "Starfighter" per ridurre la velocità minima di atterraggio.  Per attuare i principi sopra descritti, è necessario praticare un gran numero di piccole aperture sulla superficie. L'aria di spurgo ottenuta dai motori può essere immessa nelle aperture per il soffiaggio. I compressori o le soffianti possono generare una pressione negativa in corrispondenza delle aperture per l'aspirazione. L'aria estratta può essere scaricata nuovamente attraverso un ugello per generare una spinta supplementare.

Il funzionamento di unità aggiuntive o l'uso di aria di spurgo riduce la spinta dei motori che possono essere utilizzati per la propulsione. Un po' di spinta in più può essere ottenuta scaricando l'aria estratta dagli ugelli. Tuttavia, l'efficienza complessiva viene migliorata soprattutto grazie alla riduzione della resistenza aerodinamica, in modo che sia necessaria una minore potenza del motore per ottenere le stesse prestazioni di volo.

Il problema principale è la manutenzione delle piccole aperture sull'ala. Piccoli contaminanti come polvere, pioggia o ghiaccio riducono rapidamente l'efficienza del sistema.