¿Durante qué parte del vuelo es más importante el efecto de la resistencia del aire?

La respuesta que están buscando es probablemente un crucero . Esta es generalmente la parte más larga del vuelo, por lo que las pérdidas por arrastre se sumarán. La mayoría de los aviones están optimizados tanto como sea posible para tener un buen rendimiento en crucero para ahorrar combustible y cumplir con los requisitos de alcance, por lo que tener una resistencia aerodinámica baja es más importante en esta parte del vuelo que en otras. Esta es también generalmente la sección donde el avión viaja más rápido. Como mostró Peter Kämpf , la resistencia es mayor a velocidades más altas, excepto en los períodos en los que el tren de aterrizaje, los flaps, etc., se extienden y agregan más resistencia.

Como explicó Jay Carr , la resistencia es importante en todos los puntos mientras la aeronave está en el aire, lo que afecta diferentes áreas de rendimiento. Durante el despegue, la resistencia afectará la distancia de pista necesaria y el rendimiento de ascenso inicial. La baja resistencia durante el descenso es útil, a menos que necesite bajar más rápido, como en un descenso de emergencia. La resistencia es probablemente mayor durante el aterrizaje, porque el énfasis se pone en tener la mayor sustentación posible a velocidades de aterrizaje más lentas, y esta sustentación se crea a expensas de una mayor resistencia.

La pregunta deja mucho espacio para la interpretación, así que aquí está mi versión:

Si asumimos una masa constante de la aeronave, la resistencia varía con la velocidad, y hay un mínimo relativo a la fuerza de sustentación cuando los componentes de arrastre inducido por sustentación y de sustentación cero son igualmente grandes. Ahora puede argumentar que la resistencia del aire (como sea que se defina) es menos importante a esa velocidad y se vuelve más importante a baja y alta velocidad.

El gráfico muestra los componentes de arrastre de un planeador típico en vuelo recto, pero si adaptas las velocidades y las fuerzas, el mismo gráfico funciona para cualquier otro avión. Muestra que la resistencia (= resistencia del aire) es mayor a la velocidad de vuelo más alta.

Cada vez que el aire se mueve sobre las superficies de la aeronave, la resistencia es importante. Realmente no hay un momento en que sea "más" importante. Cuando una aeronave quiere moverse, durante cualquier fase del vuelo, el empuje de la nave debe exceder la resistencia que el aire (o las ruedas, en tierra) está creando en la nave. En cualquier momento en que la aeronave esté volando, la resistencia debe superarse hasta el punto de que las alas puedan crear la sustentación necesaria para llevar la aeronave al cielo.

Quizás, sin embargo, la pregunta realmente tenía que ver con los frenos de aire . Cuando se despliegan, la cantidad de resistencia creada aumenta bastante, lo que ralentiza bastante la aeronave. Y como resultado, los frenos de aire a menudo se usan durante la fase de descenso del vuelo para evitar que el avión acelere demasiado cuando se acerca a la pista. Tal vez eso es lo que busca el maestro...

El arrastre (resistencia del aire) juega un papel en todas las fases del vuelo, siendo más crítico durante el despegue o el aterrizaje, ya que es cuando tendrá el efecto más drástico/inmediato.

Elegiría el aterrizaje como mi respuesta favorita y como es la más aparente, con todas las piezas de metal colgando del avión.

A medida que la aeronave reduce la velocidad, baja los listones del borde de ataque (si están instalados) y los flaps del borde de salida para aumentar la cantidad de sustentación que el ala puede producir, a medida que aumenta la sustentación, también aumenta la resistencia. En los aviones a reacción, los spoilers se utilizan a menudo para ayudar a esta reducción de la velocidad o para mantener/aumentar la velocidad de descenso mientras se desacelera (no es fácil en un avión pesado con mucha inercia). En algún momento durante la aproximación (normalmente alrededor de 2000 pies) tienes que bajar el tren, lo que nuevamente aumenta la resistencia.

Todo este arrastre en la aproximación permite que los motores se aceleren, lo que es útil en aviones de turbina grande, ya que significa que el motor está en buen estado para proporcionar potencia rápidamente en caso de una aproximación fallida.

Al tocar tierra, la configuración cambia de nuevo: los alerones se despliegan, se selecciona la marcha atrás y, a medida que el morro baja, los frenos de las ruedas se activan: mucha resistencia (está bien, los frenos de las ruedas no brindan resistencia al aire, pero son una parte bastante importante de el proceso de desaceleración). Los spoilers reducen drásticamente la sustentación del ala empujando el avión hacia la pista, lo que significa que los frenos tienen el mayor efecto. Algunas aeronaves en este punto cambian la configuración de los flaps, en aviones ligeros existe la opción de retraer los flaps, lo que reduce la sustentación del ala y hace que los frenos sean más efectivos. Otros tipos bajan más solapa, teniendo un efecto tipo "puerta de granero". El Boeing 747 retrae la sección interna del slat, lo que de nuevo ayuda a reducir la sustentación en la mayor parte del ala.

Mientras todo esto sucede, el empuje se redirige hacia adelante y se aumenta la potencia en los motores, lo que ayuda a reducir la desaceleración hasta alrededor de 80-60 nudos.

En algunos aviones (normalmente cazas) mantienes el morro alejado de la pista al aterrizar para aumentar la resistencia, frenando aerodinámicamente hasta una velocidad baja. En los aviones comerciales, normalmente baja el morro ya que los frenos de las ruedas tienen un mayor efecto (normalmente tiene muchas más ruedas principales/unidades de freno que los tipos de caza).