¿Es posible volar un vuelo Recto y Nivelado a alta velocidad?

Sí, con buenos motores y poca resistencia puedes volar recto y nivelado a velocidades realmente altas.

¿Qué pasa con la AOA? Se vuelve más pequeño, pero solo hasta cierto límite. En vuelo nivelado, el peso de la aeronave es igual a la sustentación aerodinámica:

$$W = L =C_L\cdot\frac{\rho}{2}V^2\cdot S$$

El coeficiente de sustentación depende del AOA ($\alpha$):

$$C_L=C_{L0}+C_{L\alpha}\cdot \alpha$$

Por lo tanto,

$$\alpha = \frac{1}{C_{L\alpha}}\left(\frac{2W}{\rho V^2 S}-C_{L0}\right)$$

Para velocidades muy altas, el primer término del paréntesis se acercará a cero, de modo que el ajuste de AOA deseado será

$$\alpha_{V\rightarrow\infty} = -\frac{C_{L0}}{C_{L\alpha}}$$

Este AOA es de hecho negativo para la mayoría de los aviones. Si su AOA se reduce, no podrá mantener un vuelo nivelado.

La siguiente gráfica muestra el AOA necesario para un vuelo recto y nivelado en un Cessna 172 y compara los dos términos entre paréntesis de la ecuación para$\alpha$(multiplicado por 10 para una mejor legibilidad). Tendrías que volar mucho más rápido que$V_{NE}$para obtener el primer término significativamente más pequeño que el segundo.

Fuente: trabajo propio con datos de Wikipedia y polar .

Para volar a la máxima velocidad con el fuselaje nivelado, debes elegir la altitud correcta.

Considere la siguiente imagen: muestra un Northrop B-2 (primer plano), un Rockwell B-1 (nivel medio) y un Boeing B-52 (fondo) volando en formación a una altitud moderada. La actitud del fuselaje es considerablemente diferente entre todos ellos.

_{Northrop B-2 (primer plano), Rockwell B-1B (nivel medio) y Boeing B-52 (fondo) volando en formación ( fuente de la imagen )}

¿Por qué la diferencia en la actitud del fuselaje?

• El B-2 está diseñado para cruceros de nivel medio y tiene una relación de aspecto bastante alta, lo que se traduce en una pendiente de curva de sustentación decente. Aquí vuela cerca de su punto de diseño y parece nivelado. Una pendiente de curva de sustentación alta significa que los pequeños cambios de ángulo son suficientes para corregir la sustentación en situaciones fuera de diseño.
• El B-1A fue diseñado primero para vuelos supersónicos y fue modificado para penetración subsónica de bajo nivel en el B-1B. Aquí vuela en aire menos denso y más lento que su punto de diseño, y puede ver que necesita mantener la nariz arriba. Esto se ve amplificado por el alto ángulo de barrido y la baja relación de aspecto con las alas plegadas hacia atrás, lo que da como resultado una baja pendiente de la curva de sustentación, por lo que se necesita un cambio de ángulo relativamente grande para volar más lento y más alto de lo diseñado.
• El B-52, a su vez, fue diseñado para vuelos subsónicos muy altos, por lo que aquí vuela en aire mucho más denso, lo que requiere que vuele con una actitud de fuselaje negativa para limitar la sustentación.

Cada uno de los tres volará con el fuselaje nivelado en su punto de diseño. Esto se puede generalizar para cualquier avión: todo lo que se necesita para volar rápido con una actitud nivelada es ajustar el nivel de vuelo a algo cercano al punto de diseño.