¿Cuáles son las definiciones de ángulo de ataque del elevador y ángulo de ataque crítico?

El ángulo de ataque es el ángulo entre la línea de cuerda del perfil aerodinámico y el viento relativo. El elevador también es un "ala" en el sentido de que es un perfil aerodinámico.

1) Entonces, ¿cuál es el ángulo entre la línea de cuerda del elevador y el viento relativo? Porque si no me equivoco, al lanzar el elevador hacia arriba, el ala de un avión está sujeta al 'ángulo de ataque'.

También se llama "ángulo de ataque". Lanzar el ascensor hacia arriba también cambia el ángulo de ataque del ascensor. Existen condiciones tales como la parada del ascensor, aunque mucho menos comunes que la parada del ala.

2) Cuando dice que el ángulo de ataque excede el ángulo crítico de ataque, ¿se debe a que el elevador está inclinado hacia arriba, lo que crea un ángulo más amplio entre la línea de la cuerda y la dirección relativa del viento?

El "AoA crítico" es el ángulo en el que el perfil aerodinámico genera la mayor sustentación.

[ Artículo de Wikipedia sobre AoA ]: El ángulo de ataque crítico es el ángulo de ataque que produce el coeficiente de sustentación máximo. Esto también se denomina "ángulo de ataque de pérdida". Por debajo del ángulo crítico de ataque, a medida que aumenta el ángulo de ataque, aumenta el coeficiente de sustentación (Cl). Al mismo tiempo, por encima del ángulo de ataque crítico, a medida que aumenta el ángulo de ataque, el aire comienza a fluir con menos suavidad sobre la superficie superior del perfil aerodinámico y comienza a separarse de la superficie superior.

Por lo general, cuando excede el AoA crítico, el aire en la superficie superior del perfil aerodinámico se deslamina y se vuelve turbulento. Esto resulta en una pérdida de sustentación (pérdida).

Fuente: FlightSimBooks.com

3) En el accidente de Air France 447, el PF seguía diciendo, mantenga las alas niveladas. ¿Qué significa? ¿Cómo se pueden nivelar las alas cuando el ángulo de ataque es tan alto? ¿Mantener las alas niveladas significa reducir el ángulo de ataque a cero?

No estoy seguro de qué contexto estás hablando. He leído las transcripciones con bastante cuidado y no recuerdo que el PF diga que mantenga las alas niveladas. El Capitán dijo que bajáramos, mientras el PF intentaba subir. El SIC empujaba la palanca hacia adelante mientras que el PF tiraba hacia atrás, lo que hacía que las alas permanecieran niveladas (o con una ligera ascensión).

Mantener las alas niveladas (evitando un giro descoordinado) en una condición de entrada en pérdida es la mejor manera de evitar que la aeronave entre en barrena. Esto es posiblemente lo que querían decir, aunque no sabían que estaban en un establo (o si lo sabían, no estaban reaccionando adecuadamente).

Sí, nivelar las alas haría que el AoA fuera cero (cero significa que el perfil aerodinámico está desarrollando sustentación y depende del ángulo de alabeo), pero solo si hubiera una velocidad aerodinámica positiva para hacer que el viento relativo fuera paralelo a la cuerda. En el caso del AF447, la aeronave caía del cielo a una velocidad espectacular de 15 000 FPM, lo que significa que el viento relativo al perfil aerodinámico era básicamente perpendicular. No tenían la velocidad aerodinámica de avance para cambiar el AoA, por lo que deberían haber bajado el morro para ganar velocidad aerodinámica y disminuir el AoA.

Lo importante a recordar es que el ángulo de cabeceo de la aeronave no es el mismo que el del AoA. Puede tomar un avión a una velocidad de avance cero y dejarlo caer hacia abajo, el ángulo de cabeceo será cero pero el AoA será perpendicular.