¿La velocidad del aire afecta el ángulo crítico de ataque en un perfil aerodinámico?

Entiendo que el ángulo crítico de ataque se ve afectado principalmente por la forma del perfil aerodinámico. Sin embargo, ¿la velocidad aerodinámica de la superficie aerodinámica o la densidad del aire afectan el ángulo crítico de ataque? Yo pensaría que la velocidad aerodinámica o la densidad del aire afectarían las propiedades del flujo laminar y podrían cambiar el ángulo crítico de ataque de esa superficie aerodinámica, quizás solo levemente.

¿Quizás podrías esperar a aceptar la respuesta para atraer más respuestas? Me he estado preguntando sobre esta pregunta exacta, pero espero que haya algunas respuestas más cuantitativas que la actual.

Respuestas (2)

Sí, a través del número de Reynolds.

El número de Reynolds es una función de la velocidad del aire y se utiliza para predecir la transición de flujo laminar a turbulento:

R mi = ρ v L m = v L v

El ángulo crítico de ataque se ve afectado por la separación de la capa límite, que a su vez depende de las cualidades laminares o turbulentas de dicha capa.

Tenga en cuenta que el número de Reynolds de la capa no es el mismo que el número de Reynolds del ala, aunque están relacionados.

EDITAR: para visualizar el efecto, vea, por ejemplo, el siguiente gráfico (gracias @MikeY)Imagen que ilustra el efecto del número de Reynolds en las curvas de coeficiente de sustentación, de Kishore, Ravi & Coudron, Thibaud & Priya, S.Jeba. (2013). Turbina portátil de energía eólica a pequeña escala (SWEPT). Revista de Ingeniería Eólica y Aerodinámica Industrial. 116. 21–31. 10.1016/j.jweia.2013.01.010.

Selig et al. realizaron bastante trabajo experimental sobre el rendimiento a baja velocidad aerodinámica . en la UIUC , y su sitio web mantiene un catálogo importante de puntos de datos aerodinámicos.

Otro recurso que vale la pena consultar es Airfoiltools , que proporciona gráficos polares Xfoil para una amplia selección de perfiles aerodinámicos. Tenga en cuenta que la predicción de Xfoil de los puntos de separación de flujo es numérica y, por lo tanto, es posible que no converja con la realidad en todos los puntos.

Si este diagrama representa algo sobre la velocidad, ¿por qué ni los ejes X ni Y están etiquetados con nada que tenga que ver con la velocidad?
La velocidad de @RyanMortensen se incluye en el número de Reynolds, que aparece como el coeficiente que genera la familia de curvas.
Aunque un aumento de la velocidad de 2 órdenes de magnitud es demasiado, existen diferencias en la velocidad de duplicación para un número de Reynolds dado. Buen gráfico. +1
@RobertDiGiovanni No es necesario aumentar la velocidad en un factor de 100, ya que el acorde también juega un papel; esta es otra razón por la cual las puntas de las alas a menudo tienen perfiles aerodinámicos diferentes. El efecto es más pronunciado en modelos de aviones pequeños, que vuelan cerca de la transición de flujo. R mi de todos modos.
Y estabilizadores horizontales.
¿@RobertDiGiovanni quiere decir HStabs en aviones del tamaño de un avión? No en realidad no.

Desde la perspectiva de un piloto, no. La pérdida se producirá en el AoA crítico a cualquier velocidad o altitud.

Los aviones vuelan porque la elevación es igual o mayor que el peso. Lift es el resultado de esta fórmula:

L = 1 2 ⋅ ρ ⋅ v 2 ⋅ C L ⋅ S

(ρ=densidad, v=velocidad aerodinámica, C L =coeficiente de sustentación, S=área superficial)

C L varía directamente con AOA. Cuanto más AoA, más C L ... hasta el punto donde la capa límite se separa y no se genera elevación. En ese punto se alcanza el máximo C L , o C Lmax . La relación entre AoA y C L se obtiene empíricamente para cada superficie aerodinámica.

https://en.wikipedia.org/wiki/Angle_of_attack

Cuanta más cantidad de velocidad aerodinámica, más sustentación.

Y cuanto más AoA, más Cl, y por tanto, más Lift.

Pero más allá del ángulo crítico de ataque, independientemente de la velocidad aerodinámica, entras en pérdida.

Puedes pensar que puedes ir más allá del AoA y seguir volando y escalando, pero eso va a ser producto del empuje, que con la aceleración va a modificar la dirección del viento relativo. Recuerda que el AoA se mide contra el viento relativo, por lo que cuando aplicas empuje, estás modificando el "punto de vista" de tu ángulo.

Con respecto a la densidad o altitud, debe considerar la diferencia entre la velocidad aerodinámica real (TAS) y la velocidad aerodinámica indicada (IAS). Con un mismo IAS, a mayor altitud obtienes más TAS. Esto se debe a que IAS es función de la presión dinámica (q), que depende de la densidad (ρ):

q = 1 2 ⋅ ρ ⋅ v 2

Como puede ver en la ecuación, si reduce ρ o aumenta la altitud y aún mantiene su IAS, obtendrá más v (velocidad aerodinámica que genera la misma cantidad de sustentación).

Pero C L no depende de la densidad, y el C Lmax se obtiene con el mismo ángulo de ataque a diferentes altitudes.

¡Bienvenido a Aviation.SE! ¿Podrías explicar más cómo llegaste a esta conclusión? Al igual que con la resistencia, el coeficiente de sustentación depende del número de Reynolds, por lo que la curva Cl/α es válida para un determinado número de Reynolds (y, por lo tanto, para la velocidad).
"La pérdida ocurre en un AoA específico a cualquier velocidad o altitud" simplemente no es correcto, me temo, mira mi respuesta.
@fooot: interpreté la pregunta desde la perspectiva de un piloto, donde el piloto no tiene control sobre el número de Reynold, sino sobre el AoA, la configuración de la superficie (alerones, spoilers...) y la velocidad. Mi punto es válido desde esta perspectiva, donde el piloto necesita saber que puede entrar en pérdida el avión a cualquier velocidad o altitud en un AoA específico. Es por eso que los aviones tienen un sensor AoA. Pero, por supuesto, desde la perspectiva del diseño del perfil aerodinámico, tiene razón.
¿La velocidad del aire afecta el ángulo crítico de ataque en un perfil aerodinámico?
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