A regra de área de Whitcomb estrangulou a fuselagem e os jatos pararam de lutar contra a barreira do som

No início da década de 1950, os projetistas de jatos viviam batendo numa parede perto de Mach 1: o arrasto subia muito mais rápido do que as previsões de túnel de vento baseadas em componentes isolados. O interceptador F-102 da Convair, projetado para Mach 1,2, não conseguia sequer atingir Mach 1 — seu programa apostava em números otimistas de túnel. Numa palestra em Langley no final de 1951, Adolf Busemann descreveu o escoamento transônico como "tubos de corrente" rígidos e brincou que os engenheiros precisavam virar "encanadores"; dias depois, Richard Whitcomb teve a epifania de que os tubos das asas e do corpo estavam interferindo uns nos outros.

Os experimentos de Whitcomb de 1952, publicados como Relatório 1273 da NACA, tornaram a regra quantitativa: perto da velocidade do som, o aumento do arrasto a sustentação zero depende principalmente do desenvolvimento axial da área da seção transversal normal à corrente de ar para a configuração inteira. Acrescentar asas cria uma saliência nessa curva; afundar a fuselagem onde elas se encontram a suaviza novamente. A NACA repassou a regra à indústria americana em caráter secreto a partir de 1952, a Convair afundou a fuselagem do F-102 e acrescentou volume traseiro — a velocidade de projeto de Mach 1,2 foi então atingida —, enquanto a Grumman projetou o F-11 Tiger em torno da regra desde o início.

O modelamento se espalhou por toda parte e o apelido pegou: o F-102 e o Northrop F-5 foram apelidados de "garrafas de Coca-Cola voadoras". Os descendentes da regra são invisíveis, mas estão em toda parte — a corcova atrás das cabines de voo do Boeing 747 e do B-1 Lancer, o posicionamento da cúpula do F-22 e a extensão de 3,73 metros na fuselagem traseira do Concorde, que reduziu o arrasto de onda em 1,8% a Mach 2.

Modele a seção transversal do avião inteiro, não das partes

O arrasto de onda perto de Mach 1 é uma propriedade do avião como um todo; otimizar cada componente para o perfilamento aerodinâmico isoladamente era otimizar a grandeza errada, que é exatamente como as previsões do F-102 falharam.

Estreitar a fuselagem custa pouca estrutura e nenhum empuxo, enquanto a alternativa óbvia — motores cada vez maiores para atravessar o pico de arrasto — consumia peso e combustível durante todo o voo.

Whitcomb testou combinações completas de asa e corpo no túnel de alta velocidade de Langley, em vez de componentes isolados, para poder ver a curva de área em vez dos coeficientes de arrasto de cada componente.

O enquadramento de "tubos de corrente" de Busemann forneceu o modelo mental: o ar perto da velocidade sônica se comporta como tubos rígidos, e tubos que se intumescem uns contra os outros geram ondas de choque estacionárias e arrasto.

A NACA circulou a regra para a indústria americana em segredo a partir de 1952, de modo que ela foi aplicada pela Convair e pela Grumman enquanto ainda estava inédita.

Otimize a grandeza que determina o custo, não os componentes à sua frente. Uma fuselagem pode parecer perfeitamente aerodinâmica sozinha e ainda assim ser o problema quando as asas são acopladas — modele a curva do sistema.

A regra de área tornou-se uma ferramenta permanente do projeto transônico, e não um resgate pontual: salvou o programa do F-102, moldou o F-106, o F-5 e o B-58, e sobrevive nos perfis de dorso corcunda de aviões comerciais e jatos executivos. Robert T. Jones a estendeu para a regra de área supersônica em 1956, e ela orientou o alongamento da fuselagem traseira do Concorde. Whitcomb recebeu o Troféu Collier de 1954 e permaneceu em Langley para produzir mais duas descobertas, o perfil aerodinâmico supercrítico e os winglets. O legado mais profundo é o hábito: verificar a distribuição da área da seção transversal antes de polir qualquer componente isolado.