¿La resistencia inducida se debe a la inclinación del ala hacia atrás?

Aunque su explicación no es del todo incorrecta, no es necesariamente la inclinación hacia atrás del ala , sino la inclinación hacia atrás de la fuerza aerodinámica .

Lo miro desde dos perspectivas diferentes. El perfil aerodinámico está diseñado para acelerar el aire creando así los diferenciales de presión que hacen que el avión vuele. Las áreas de mayor presión intentarán empujar el ala hacia las áreas de menor presión. La suma total de estas fuerzas se llama fuerza resultante.

Esa fuerza resultante tendrá una amplitud y una dirección o vector asociado con ella. El objetivo de diseñar un perfil aerodinámico es orientar esas fuerzas hacia arriba para contrarrestar la gravedad. Entonces, el diseñador hará que las áreas de baja presión en la parte superior del ala y las áreas de alta presión en la parte inferior hagan que el vector apunte hacia arriba. Un perfil aerodinámico perfecto crearía un vector apuntando directamente hacia arriba, 180° desde el suelo y 90° desde la dirección de desplazamiento. En realidad, nada es perfecto, por lo que el vector siempre apunta hacia atrás hasta cierto punto. Entonces dividimos esa fuerza resultante en dos componentes. La parte que estamos tratando de lograr, que está a 90° de la dirección del viaje, se llama sustentación y la parte restante, que está a 180° de la dirección del viaje, se llama arrastre inducido.ya que es inducido por la creación de ascensor. Incluso un ala que produzca sustentación con un ángulo de ataque de 0° producirá una cierta cantidad de resistencia inducida.

Ahora volvemos a tu explicación. Aunque cada vez que un ala produce sustentación, también producirá algo de resistencia inducida, a medida que aumenta el ángulo de ataque, el vector de la fuerza resultante se inclina hacia atrás con él. No necesariamente a la misma velocidad, pero por lo general no muy lejos. Dado que todavía estamos definiendo la sustentación como 90° desde la dirección del viaje y la resistencia como 180° desde ella, la relación entre los dos cambios. Por cada poco de sustentación producida, hay mucha más resistencia cuanto más se inclina el ala hacia atrás.

La segunda forma de verlo es desde el punto de vista de la inercia. La intención del ala es acelerar el aire hacia abajo. Una vez más, una superficie aerodinámica perfecta aceleraría el aire hacia abajo, pero en realidad siempre lo acelerará ligeramente hacia adelante también. Y a medida que incline el ala hacia atrás, producirá más movimiento hacia adelante y menos hacia abajo.

Estás en el camino correcto. La resistencia inducida es causada por un componente posterior de la fuerza aerodinámica. Y para estar seguros, siempre que hay sustentación, hay resistencia.

Cuanto más "area" un ala a baja velocidad, frente a "planea" a mayor velocidad, creará más resistencia inducida.

Puede decir, como se indicó anteriormente, que el arrastre es el componente horizontal de la inclinación del vector de elevación general. Puede decir fácilmente que la inclinación del vector de sustentación general se debe al arrastre. Entonces, ¿qué causa el arrastre?

La elevación se crea en última instancia al desviar la corriente de aire hacia abajo (ley de acción/reacción de Newton). Como tal, el ala agrega energía al aire ambiente al desviarlo. Agregar energía al aire requiere energía de la aeronave. La energía es fuerza por distancia. Esa fuerza es el arrastre.

Puede obtener una determinada cantidad de sustentación desviando una pequeña cantidad de aire a una velocidad alta o una gran cantidad de aire a una velocidad pequeña; el cambio de momento es el mismo (m*v es el mismo). Pero el cambio de energía (.5*m v v) no lo es: la opción de alta velocidad cuesta más energía, por lo que tiene una mayor resistencia.

¿Asi que? Un ala corta desvía menos aire, por lo que lo hace con una mayor desviación en comparación con un ala larga. En otras palabras, las alas de alta relación de aspecto (planeadores) tienen una mayor relación sustentación/resistencia que las alas de baja relación de aspecto (rechonchas), siendo todo lo demás igual.

Es por eso que el vector apunta un poco hacia atrás, y hay un componente de arrastre.