Sabemos que cualquier aeronave entrará en pérdida a su velocidad de pérdida (para un peso específico, posición del CG, etc.) pero también, que el mismo avión siempre entrará en pérdida con el mismo ángulo de ataque.
He leído que IAS es simplemente la manera fácil de controlar AOA, porque en realidad se trata de AOA y nada que ver con la velocidad del aire. Que al cambiar IAS estamos cambiando el viento relativo y por lo tanto AOA. Por otro lado, sé que el AOA crítico no cambia con el peso (siempre será el mismo para un perfil aerodinámico dado), pero la velocidad de pérdida sí lo hará.
También hay puestos de alta velocidad... Estoy confundido. ¿Podemos entrar en un puesto sin llegar al AOA crítico? ¿Cuál es exactamente la relación entre AOA e IAS?
"¿Podemos entrar en un puesto sin alcanzar el AOA crítico?" -- No.
"Sabemos que cualquier aeronave entrará en pérdida a su velocidad de pérdida (para un peso específico, posición del centro de gravedad, etc.)": necesitamos agregar "carga G" a esta lista de parámetros. La "velocidad de pérdida" de la que solemos hablar es la velocidad de pérdida 1-G . Cambie el peso o la carga G, y la velocidad del aire en correlación con los cambios del ángulo de ataque de pérdida.
"Por otro lado, sé que el AOA crítico no cambia con el peso", correcto, pero para una carga G dada, como 1 G, la velocidad aerodinámica que se correlaciona con ese AOA crítico escala de acuerdo con la raíz cuadrada de el peso.
"¿Cuál es exactamente la relación entre AOA e IAS?" -- si conocemos el IAS donde el ala alcanza el AOA de pérdida con un peso y una carga G dados, entonces podemos ajustar ese IAS para alguna otra condición multiplicando por la raíz cuadrada del cambio en el peso por la raíz cuadrada del cambio en la carga G. "Cambio en" significa la proporción, es decir, nuevo dividido por inicial.
La relación fundamental entre AOA e IAS es que la fuerza de sustentación neta en cualquier AOA dado es proporcional a la velocidad aerodinámica (IAS) al cuadrado.
Aquí hay una complicación adicional de la que quizás no quiera preocuparse en este momento: el "bloqueo dinámico". ¿ Cuál es la causa inmediata del bloqueo? - desplácese hacia abajo hasta el último párrafo.
Una respuesta práctica para ayudarlo a comprender el ángulo crítico de ataque y las velocidades de pérdida sería la operación de aviones rápidos. La forma más rápida de aterrizar un jet es unirse para un 'frente y frenado', esto podría ser a cualquier velocidad, pero generalmente a 350 nudos. Se utilizaría un viraje de alta gravedad desde la parte superior de la pista a la altura del circuito hasta la posición a favor del viento. La aeronave se empujaría hacia el giro hasta que se lograra el golpe de pérdida. Esta entrada en pérdida y la resistencia asociada reducen la velocidad de la aeronave rápida y fácilmente a la velocidad de aproximación. Debido a que la aeronave está por encima de la entrada en pérdida mínima y retiene mucha energía, una reducción de las fuerzas de control en cualquier punto restablecería el vuelo normal. Aunque la aeronave experimentaría un 'bloqueo' a alta velocidad debido a que se excedía el AOA crítico, la misma aeronave se detendría a unos 100 nudos en línea recta y nivelada.
La respuesta directa a la pregunta tal como es ("¿Cuál es la relación entre AOA y Airspeed?") es simple: ninguna en absoluto , es decir, hasta que introduzcas el contexto y algunas condiciones.
Su contexto es: queremos que un avión vuele. Y no solo 'volar' sino mantener el nivel, como mínimo. Para eso, necesitas una cierta cantidad de sustentación . La elevación se usa para contrarrestar el peso , por lo que necesita al menos esa cantidad para volar nivelado. Además, necesitará algo más para realizar la mayoría de las maniobras (como los giros).
La forma en que los aviones crean sustentación es mediante el uso de alas. Si 'arreglamos' el ala por simplicidad (es decir, nos olvidamos de los flaps y otros dispositivos que cambian el ala 1 ), solo habrá dos variables bajo el control del piloto que afectarán la sustentación:
Cuanto más de cada uno, más ascensor. La dependencia es cuadrática en la velocidad aerodinámica (doble velocidad aerodinámica, 4 veces la sustentación) y más o menos lineal en AoA (hasta que te acercas a la pérdida).
Lo que determina el estancamiento es, en la práctica, únicamente el AoA, 2 como ya comprenderá. Si tuviera un sensor AoA preciso, eso es todo lo que necesitaría ver para evitar que se detenga. (Pero aún necesita saber cómo vuela el avión, es decir, las dependencias anteriores, para saber qué hacer para evitarlo).
Sin embargo, por varias razones, generalmente no tiene dicho sensor. En este caso, puede utilizar la velocidad del aire como proxy. Pero la velocidad aerodinámica está vinculada al AoA a través de la sustentación, como comentamos. ¡También necesita saber el ascensor actual! ¿Como lo sabes? Bueno, en un vuelo recto y nivelado, la sustentación es exactamente igual al peso, por definición. Conoce su peso porque completó la tabla de peso y balance antes del vuelo, ¿verdad? También sabe cuánto combustible usó hasta este punto.
Por lo tanto, cuanto más pesado sea su avión (por ejemplo, si carga un pasajero adicional), más sustentación necesitará en las mismas condiciones. Y como sabemos, podemos crear esta sustentación adicional de dos maneras: aumentando el AoA o aumentando la velocidad aerodinámica, o ambos. Si simplemente aumentamos el AoA, obviamente nos acercaremos más a la pérdida y, en algún momento, entraremos en pérdida, a la misma velocidad con la que podíamos volar perfectamente con menos peso. O, al revés, si 'arreglamos' el AoA (digamos, consideremos el AoA de entrada en pérdida, que es fijo, como sabemos), necesitaremos una velocidad aerodinámica más alta para un peso más alto. (velocidad aerodinámica 1,4x para doble peso).
Esta es la razón por la que su velocidad de pérdida varía con el peso. También varía con la carga G, que es el caso cuando el ala necesita generar más sustentación que peso. (El giro coordinado es la primera maniobra que los pilotos aprenden cuando esto sucede). Cuando los documentos (como POH) especifican 'velocidad de pérdida', también especifican el peso al que se aplica. (Si no lo hacen, de manera conservadora implican el peso máximo permitido). También suelen tener gráficos de cómo aumenta la velocidad aerodinámica de pérdida en los giros (en función del ángulo de alabeo).
Entonces, cuando hablamos de ' velocidad aerodinámica en pérdida ', la entendemos como ' velocidad aerodinámica a la que el ala produce la cantidad necesaria de sustentación mientras está en el AoA de pérdida '. La 'cantidad requerida', a su vez, depende de las condiciones que se consideren: para el caso más simple de vuelo recto y nivelado, esto es solo el peso.
1 Además de hielo, insectos y suciedad en la superficie, etc.
2 En verdad, la verdadera velocidad aerodinámica también tiene un efecto a través del número de Reynolds (Re), pero en el contexto de GA este efecto es muy pequeño. La tasa de cambio de AoA también importa, pero solo para maniobras muy agresivas, como en acrobacias aéreas.
La relación entre el AOA y la velocidad aerodinámica se explica maravillosamente en la ecuación de sustentación:
= Densidad del aire x Área del ala x Coeficiente de sustentación (comba y AOA) x V .
IAS es una manera fácil de controlar AOA
Teóricamente, sí. En realidad, no es muy práctico porque la velocidad del aire no se puede cambiar instantáneamente agregando empuje. Esto es especialmente cierto cuando el avión es más grande, como un avión comercial.
Se debe superar la inercia (masa) para moverse, como lo muestra la ecuación de aceleración:
= Masa x Aceleración
Reorganizando a: Aceleración = Fuerza/Masa
Es la velocidad aerodinámica la que crea sustentación, por lo que debemos seguir agregando empuje hasta que vayamos lo suficientemente rápido para volar (como en el despegue de la pista).
¿Podemos entrar en un puesto sin llegar al AOA crítico?
¡Sí! Si reduce demasiado la velocidad, su avión no se elevará lo suficiente para soportar su peso. El avión se "hundirá" de su línea de vuelo, lo que aumenta el AOA en el ala. Entonces te estancas .
Esto es especialmente cierto si su centro de gravedad está demasiado atrás o (para los constructores), si la cola es demasiado pequeña.
También hay puestos de alta velocidad... Estoy confundido.
No hay necesidad de serlo. Una pérdida ocurre cuando el AOA del ala excede su límite. Las personas se paran a velocidades más altas porque se esfuerzan demasiado por girar, por ejemplo, para llegar a una pista.
Así que las mejores maneras de evitar entrar en pérdida son vigilar nuestra velocidad aerodinámica (para que no necesitemos un AOA alto) y no ser demasiado agresivos con el elevador.
Ene