¿Por qué el ángulo de ataque siempre se muestra contra el viento relativo paralelo al horizonte?

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Tengo una pregunta sobre Stall, que me cuesta entender.

Según la teoría, el estancamiento ocurre cuando:

1- La velocidad es lenta luego de cierto límite.

2- El ángulo de ataque es mayor que cierto límite.

En el caso del ángulo de ataque, se habla de viento relativo a lo largo de las alas. Pero aquí está mi confusión. El viento relativo siempre se muestra paralelo al horizonte, que golpea las alas. Mientras que en mi entendimiento, en el cielo hay aire y viento iguales en todas partes. Creamos nuestro propio viento fuerte para nuestras alas, moviéndonos rápido por el aire. ¿Bien?

Así que no debería hacer ninguna diferencia en qué dirección nos movemos, a lo largo del horizonte, o en un ángulo pronunciado hacia arriba o hacia abajo, en relación con el horizonte. El viento fuerte relativo se creará directamente en dirección opuesta donde nos movemos rápido. Porque también nos estamos moviendo en la misma dirección que el ángulo de ataque de nuestras alas. Como he mostrado con la línea azul en mi ilustración anterior.

Si es así, entonces no hay dudas sobre el ángulo de ataque. Porque siempre creamos nuestro propio viento moviéndonos rápido en cualquier dirección en el cielo.

Sería diferente si nos movemos paralelos al horizonte, pero solo nuestras alas tienen un mayor ángulo de ataque en relación con el fuselaje y el horizonte. (Como se explica a menudo en el ejemplo de, mano fuera de un automóvil. Mientras el automóvil se mueve horizontalmente, solo cambia el ángulo de nuestra mano en relación con el automóvil). Entonces esta teoría del estancamiento es comprensible.

Si observamos los aviones de combate y los aviones acrobáticos, vemos que pueden subir verticalmente contra el horizonte, en un ángulo de inclinación de 90 grados y volar boca abajo también. Y no se estancan, porque crean su propio viento relativamente recto opuesto al moverse rápido en cualquier dirección en el cielo.

Entonces, ¿por qué en los aviones normales tenemos que pensar en el viento relativo que viene recto solo horizontalmente y, en consecuencia, en el ángulo de ataque contra él?

Puede soltar el punto número 1 en su lista. Independientemente de la velocidad, el bloqueo siempre ocurre cuando se excede un cierto ángulo de ataque. Además, la pregunta es muy confusa, tal vez consulte esto: Aviation.stackexchange.com/questions/2903/…
Esta pregunta puede estar mal formulada, pero su significado es claro. Se merece un voto a favor.
Desafortunadamente, el punto alfa, que es la tasa de aumento de AoA, también influye en el estancamiento . y número de Mach . y el número de Reynolds. Y relación de aspecto. Y barrido de alas. Es bastante complicado.
Sé cuál es la definición de Stall. Pero no entendiste mi pregunta, me temo. De lo contrario, no hice esta pregunta aquí. No importa, algunas personas entendieron mi pregunta.
@SM Nawaz, Sus líneas azules serían correctas si el avión mantuviera un AOA constante y se inclinara para ascender. Sin embargo, todo el propósito de las imágenes es mostrar el aumento del AOA en vuelo nivelado hasta el punto de pérdida.
@PeterKämpf mirando la pregunta, no creo que abrir esa lata de gusanos esté justificado aquí.
Es bastante simple. El viento relativo SIEMPRE es exactamente igual a la velocidad real de la aeronave y fluye (en relación con la aeronave), exactamente en la dirección opuesta a la velocidad real de la aeronave. Los diagramas anteriores no dicen absolutamente nada sobre la velocidad de la aeronave, por lo que cualquier suposición al respecto es problemática. Se dibujan de esa manera por simplicidad, para IMPLICAR que el avión y el ala se mueven horizontalmente por el aire hacia la izquierda. La ambigüedad se resolvería agregando un vector de velocidad True Airspeed, etiquetado como tal, apuntando horizontalmente hacia la izquierda.
Además, la suposición de que la pérdida ocurre cuando la velocidad es lenta es INCORRECTA. el estancamiento ocurre cuando el AOA excede el AOA crítico, PERÍODO. Puedes estar a 10 nudos y no entrar en pérdida. Acelerará hacia el suelo y caerá, o pronto caerá, pero si empuja la palanca/horquilla lo suficiente como para "descargar" el ala por debajo del AOA crítico, el ala no se detendrá.
Aquí hay un video con muchos aviones que vuelan con la nariz hacia arriba pero el avión se mueve hacia abajo: youtube.com/watch?v=wPanOuWQaT8 . El hecho de que el avión esté volando con la nariz hacia arriba es más evidente cuando las ruedas tocan el suelo. Si los aviones volaban con la nariz hacia abajo, la rueda delantera debería tocarse primero. Si observa pájaros, también verá que hacen lo mismo cuando aterrizan en el suelo o en las ramas de los árboles: comienzan a volar en la dirección hacia la que no apuntan sus alas. Este es el núcleo mismo del concepto de ángulo de ataque.
Otro problema es que en tales dibujos se pone demasiado énfasis en la separación del flujo de aire, perpetuando el mito de que los aviones vuelan porque dos moléculas de aire vecinas separadas en el borde de ataque deben encontrarse al final, y la forma del ala hace que la parte superior uno para viajar más rápido, y el principio de Bernoulli hace que la succión succione el ala hacia arriba... lo que obviamente es falso, ya que los aviones pueden volar boca abajo, y existen alas con secciones transversales simétricas. El principal problema en una pérdida es que la resistencia comienza a exceder la sustentación (y con demasiado ángulo de ataque, la sustentación comienza a disminuir)
@vsz Tiene razón en que el tiempo de tránsito igual es una tontería, pero es completamente cierto que el estancamiento aerodinámico normalmente es causado por la separación del flujo en la superficie superior de una superficie aerodinámica. Esto es cierto tanto para las láminas simétricas como para las asimétricas. Y el aire, de hecho, acelera más y produce una presión de aire más baja en la superficie superior (cuando no se detiene), nuevamente, incluso en láminas simétricas. La definición de pérdida aerodinámica es un aumento en AoA que provoca una disminución en la sustentación. La separación del flujo en (parte de) la superficie superior es la razón normal para que eso suceda.
"De hecho, el aire acelera más y produce una presión de aire más baja en la superficie superior (cuando no se detiene), nuevamente, incluso en láminas simétricas" . La mayor parte de la sustentación proviene simplemente del ala en ángulo que empuja todo ese aire hacia abajo. Pero sí, la separación del flujo reduce (¿o elimina?) esa sustentación adicional que mencionó, y causa turbulencia, por lo tanto, aumenta la resistencia, y estos dos combinados reducen drásticamente la sustentación.

Respuestas (7)

Creo que esto al menos se ha insinuado en otras respuestas, pero, para decirlo de manera sucinta, los diagramas no tienen la intención de mostrar que el flujo de aire siempre es paralelo al horizonte. La corriente de aire se muestra simplemente fluyendo a lo largo del eje horizontal del gráfico porque es conveniente ilustrarlo de esa manera. No se pretende implicar en el diagrama que el eje horizontal del diagrama sea realmente paralelo a la superficie de la Tierra.

El comportamiento del perfil aerodinámico es exactamente el mismo independientemente de la orientación real del ala y el flujo de aire en relación con el horizonte. Todo lo que importa es cómo se orienta el perfil aerodinámico en relación con el flujo de aire. Puede rotar esos diagramas de la forma que desee en relación con el horizonte y lo que representan seguirá siendo cierto.

Las líneas azules de flujo de aire que ha dibujado en los diagramas parecen suponer que el avión siempre asciende en un ángulo aproximadamente igual al ángulo entre el horizonte y la línea de cuerda del ala, pero esto no es cierto. Puede volar con un ángulo de cabeceo alto mientras mantiene un vuelo nivelado si vuela lo suficientemente lento, por ejemplo. Practicarás esto (llamado "vuelo lento") cuando entrenes para obtener un certificado de piloto privado. Puede (y a menudo lo hace) incluso descender con la nariz hacia arriba. Y, si eleva demasiado el morro, puede descender muy rápidamente con una actitud de morro arriba después de que sus alas entren en pérdida. Por ejemplo, Air France 447 estaba cayendo a 10,000 pies por minuto con la nariz hacia arriba mientras uno de los pilotos sujetaba la palanca.

Esto amplía muy bien mi respuesta.
@reirab: ahora comencé a comprender que el ángulo de ataque no siempre es la ruta de vuelo. Pensé que el avión debería ir a donde apunte su nariz. Pero aparentemente no sucede, si la potencia de empuje no es suficiente para subir, entonces el avión avanza en un ángel en relación con el viento que se avecina. Así que de nuevo una pregunta loca en mi mente. ¿Cuál sería la dirección del viento relativo cuando un avión levanta el morro y da más empuje para ascender? ¿Sería entonces el viento relativo paralelo al perfil aerodinámico?
podemos agregar que los cursos básicos de aerodinámica pueden incluir túneles de viento 2D, donde el flujo es de hecho horizontal, y el estudiante puede sostener el ala en diferentes AOA para tener una idea de las fuerzas, similar al concepto de que una mano fuera del Ventana de carro.
@SM Nawaz: Re "Pensé que el avión debería ir donde apuntara su nariz", ¿alguna vez has aterrizado un avión? El morro está definitivamente levantado a medida que desciendes para aterrizar en la pista.
@SMNawaz El flujo de aire casi nunca será exactamente paralelo a la línea de cuerda del perfil aerodinámico. Esa es la definición de ángulo de ataque de cero grados y muchas alas no producirán ninguna sustentación a 0 grados AoA. La línea de cuerda del perfil aerodinámico (una línea imaginaria que se extiende desde el borde de ataque hasta el borde de fuga) casi siempre está inclinada al menos un par de grados en relación con el flujo de aire, incluso en vuelo recto y nivelado. Sin embargo, a medida que agrega empuje, el AoA necesario para mantener una velocidad vertical determinada se volverá más superficial si todo lo demás se mantiene igual.
@reirab: De hecho, el AoA es casi siempre positivo, incluso en un descenso normal. (Es decir, excluyendo clavados, wingovers y similares). Si observa, por ejemplo, aviones de pasajeros en una final larga, casi siempre tendrán una actitud de morro hacia arriba.
@jamesqf Sí, una ligera actitud de morro hacia arriba en la final no es poco común. Sin embargo, incluso cuando la aeronave tiene una actitud de morro hacia abajo, el AoA seguirá siendo positivo, ya que el flujo de aire provendrá de debajo de la aeronave en un ángulo más por debajo del horizonte que el ángulo de morro hacia abajo (y las alas generalmente están diseñadas con un línea de cuerda que está ligeramente inclinada positivamente incluso cuando el ángulo de cabeceo es cero). Como dijiste, las únicas excepciones a esto serían maniobras bastante extremas que normalmente solo realizan aviones de combate, aviones acrobáticos y similares.

En primer lugar, el viento relativo es relativo al perfil aerodinámico, no tiene nada que ver con ninguna otra dirección.

Casi siempre mostramos el viento relativo como horizontal en los diagramas aerodinámicos, porque es el flujo de referencia para el diagrama . En qué dirección está el avión, o en qué dirección se mueve, no afecta la aerodinámica. Todo lo que importa es el viento relativo.

El ángulo de ataque se mide en relación con este viento.

Por cierto, la velocidad aerodinámica lenta no es una condición para entrar en pérdida, es una consecuencia de las condiciones de pérdida a baja altitud. La velocidad de pérdida, a cualquier altitud, es consecuencia del alto ángulo de ataque requerido para mantener la sustentación. La altitud máxima es donde coinciden la velocidad de pérdida y la velocidad máxima.

Creo que el viento relativo no viene de ninguna dirección en particular. Pero obtenemos viento relativo creado en cualquier dirección con cierta velocidad. La cuestión del "ángulo de ataque" sería si la dirección del viento se fija solo horizontalmente y nos movemos contra ella. Pero en realidad casi no hay viento si no nos movemos. Entonces, ¿por qué vemos viento relativo siempre paralelo al horizonte?
Sí. De qué dirección viene físicamente el viento relativo (la dirección de viaje) y en qué dirección lo dibujamos en un diagrama aerodinámico, son cosas diferentes.
@SMNawaz Si estuviera haciendo un diagrama del ángulo de ataque, ¿desde qué dirección colocaría el viento relativo?
@HiddenWindshield: modifiqué mi pregunta anterior y agregué una foto, ya que creo cuál es el viento relativo.
@SMNawaz Entonces, cuando dibujas un diagrama AoA, ¿siempre dibujas el ángulo del viento como si viniera de 25 grados por encima de la horizontal? Ok, está bien, sólo un poco raro.
@ HiddenWindshield: dibujé líneas azules rectas en el ala, porque las alas no están inclinadas en relación con el fuselaje. Pero el fuselaje y las alas se dirigen y viajan en la misma dirección. Por lo tanto, NO hay ángulo de ataque. Lo siento si lo veo así.
@SMNawaz Para que el viento venga de 25° sobre el horizonte, el avión tendría que estar en un ascenso de 25°. La mayoría de los aviones no tienen suficiente potencia de motor para soportar un ascenso tan empinado durante mucho tiempo. A medida que cae la velocidad, se reduce la sustentación. A medida que se reduce la sustentación, el ángulo de ascenso del avión (y por lo tanto el ángulo relativo del viento) disminuirá. Si el piloto mantiene el mismo ángulo de cabeceo, el ángulo de ataque aumentará, lo que finalmente provocará una pérdida.
@SMNawaz Sus líneas azules no están en ángulo correctamente con respecto al perfil aerodinámico; en el establo, ¡no hay forma de que el aire baje a la superficie superior! Las líneas aerodinámicas grises son, de hecho, la dirección correcta en relación con el perfil aerodinámico (tal como lo dibujaría). Por eso se le llama viento relativo y no solo viento.

Mire un diagrama típico que ilustra el ángulo de ataque. ¿En qué parte del diagrama ves el horizonte? ¿Cómo sabes que el horizonte es paralelo a la parte inferior del marco de la imagen?

Es fácil caer en la trampa de pensar que el viento relativo es paralelo al horizonte, porque muchos aviones pasan tanto tiempo volando que el viento relativo es paralelo al horizonte. Pero en un avión que sube o desciende con aire en calma, o uno que vuela nivelado en una corriente descendente o ascendente, el viento relativo no es paralelo al horizonte.

Si lo desea, puede rotar todo el diagrama en la página. No importa en qué dirección lo apunte, siempre que tenga el mismo ángulo entre la flecha de viento relativa y la cuerda del ala, es el mismo ángulo de ataque, como se ilustra en esta página .

El punto central del ángulo de ataque es que al calcular la sustentación de las alas de un avión, no importa dónde esté el horizonte. Lo que importa es la interacción entre el aire circundante y el ala, que generalmente depende del movimiento relativo de estas dos cosas, incluida la dirección de ese movimiento.

Es cierto que en la mayoría de los casos el viento relativo alrededor de un avión tiene mucho más que ver con la propulsión y el control del avión que con cualquier otra cosa. Pero se equivoca si piensa que un avión, incluso un caza a reacción de muy alto rendimiento, siempre viajará exactamente en la dirección en la que apunta la línea central del fuselaje.

Considere un espectáculo aéreo en el que un avión de combate está volando "en línea recta" y otro está volando nivelado. ¿Puedes decir, con solo mirarlo, que el fuselaje de un avión está exactamente en un ángulo de 90 grados con respecto al otro fuselaje? ¿O que la trayectoria de vuelo está exactamente a 90 grados de la otra trayectoria de vuelo? ¿Está 100 por ciento seguro de que el caza "hacia arriba" en realidad no está volando en una trayectoria de 2 grados fuera de la vertical, mientras que su fuselaje tiene un ángulo de 1 grado en el otro lado de una línea vertical? Pequeñas diferencias de ángulo como esa son significativas cuando hablamos de ángulo de ataque.

Y dado que menciona aviones acrobáticos, a menudo se mueven en direcciones que no son "directas" en la dirección que apunta el fuselaje. Muchas maniobras acrobáticas implican entradas en pérdida (ángulo de ataque positivo elevado) y volar boca abajo suele implicar un ángulo de ataque negativo.

No hay diferencia entre los aviones "normales" y los aviones "acrobáticos" en cuanto al comportamiento de pérdida. Si el ángulo de ataque excede el ángulo crítico, el ala entrará en pérdida y punto. Esto es cierto para cualquier avión.

Creo que su confusión radica en esta idea de que la línea de cuerda del ala siempre es paralela al flujo del viento. Eso está mal. A medida que el avión reduce la velocidad, la sustentación se reduce debido a la falta de flujo de aire sobre el ala. Por lo tanto, el piloto tiene que aumentar el ángulo de ataque para aumentar la sustentación y mantener el vuelo nivelado. Al aumentar la velocidad aerodinámica ocurre lo contrario: de hecho, algunos aviones tienen que mantener un ángulo de ataque negativo en crucero para evitar ascender a través de demasiada sustentación. El peso del avión y la cantidad de fuerza G que experimenta también son factores.

En su pregunta, escribió: "Sería diferente si nos movemos paralelos al horizonte, pero nuestras alas tienen un mayor ángulo de ataque en relación con el horizonte". Dices eso como si no fuera cierto, pero de hecho es más o menos la definición de vuelo nivelado.

"No hay diferencia entre los aviones 'normales' y los aviones 'acrobáticos' en cuanto al comportamiento de pérdida". Esto realmente no es cierto. El comportamiento de entrada en pérdida varía bastante incluso entre aviones diferentes dentro de los que se considerarían "normales", y mucho menos entre aviones normales y estables y los diseñados para una gran maniobrabilidad, como aviones de acrobacias aéreas o cazas. En la mayoría de los aviones, el flujo no se separa de toda la lámina de una sola vez. Las diferentes partes de la pérdida aerodinámica, más tarde o más temprano que otras, y cómo sucede esto, tiene un gran impacto en el comportamiento de pérdida.
@reirab Sí, pero en cuanto a lo que preguntaba el OP, que se trata de los conceptos básicos de la parada, no hay diferencia.

SM Nawab, su pregunta demuestra una comprensión intuitiva del "viento relativo", que es algo que muchos otros no siempre entienden de inmediato. Entonces, tu pregunta raíz es:

“¿Por qué en los aviones normales tenemos que pensar en el viento relativo que viene en línea recta y, en consecuencia, en el ángulo de ataque contra él?”

La respuesta corta es que NO tenemos que pensar en ello de esa manera. Si comprende el viento relativo, ya tiene una ventaja para comprender que una pérdida puede ocurrir a cualquier velocidad y actitud relativa al horizonte.

La razón por la que el viento relativo se representa como horizontal en la mayoría de los diagramas instructivos es porque los "aviones normales" pasan la mayor parte de su tiempo en vuelo recto y nivelado. Esto facilita la enseñanza del concepto de ángulo de ataque a los estudiantes principiantes.

Para cuando llegue al punto en el que deba preocuparse por detenerse en 3G mientras está invertido en la parte superior de un bucle, ¡deberá dominar este concepto básico!

APÉNDICE:

No lo tome a mal, pero creo que ha permitido que su comprensión de nivel intermedio del viento relativo en aeronaves de alto rendimiento y actitudes inusuales se interpongan en la comprensión de una ilustración de nivel principiante. Hay material más que suficiente aquí y en las otras respuestas para ponerlo en el camino correcto hacia la comprensión, pero solo tengo un par de consejos que lo ayudarán en el futuro:

  1. Siempre asegúrese de comprender el objetivo de aprendizaje de cualquier imagen, gráfico o cuadro que esté mirando. ¡Lea todo el texto adjunto relacionado con la imagen! El contexto es muy importante. Esta ilustración muy estándar muestra cómo el aumento de AOA conduce a la separación del flujo de aire y, finalmente, a un estancamiento. No lograría ese punto si hiciera una suposición infundada de que el avión estaba agregando potencia y cabeceando para ascender.

  2. Asegúrese de tener claro qué se mantiene constante y qué es una variable. En esta ilustración, se supone que la altitud es constante (por lo tanto, el viento relativo) y el AOA es variable, y aumenta para crear sustentación adicional a medida que la aeronave reduce la velocidad. Si el viento relativo cambiara como supuso, AOA se mostraría como una constante.

Así que tengo que considerar que el viento relativo siempre viene horizontalmente paralelo al suelo. ¿Y estamos cambiando nuestro ángulo de ataque en ese viento? Mientras pienso que no hay (casi) viento. El viento relativo lo creamos nosotros mismos para nuestras alas, al movernos rápido en cualquier dirección. Por lo tanto, nuestro viento relativo siempre debe venir exactamente de la dirección opuesta a nuestro rumbo. Porque sólo nuestro movimiento provoca el viento.
@SM Nawaz. No estoy seguro de cuál es su pregunta... (o si entiende el punto en mi respuesta) Tiene razón en que el avión crea viento relativo por su movimiento a través del aire. Por lo tanto, viene en sentido contrario a la dirección de viaje. Se representa como horizontal por simplicidad.
Mi punto es: en el aire no hay viento, o no hay suficiente viento útil para volar. Entonces, cuando nos movemos por el aire hacia arriba en un ángulo pronunciado o incluso verticalmente, el viento que obtenemos es nuestro viento relativo. Que viene exactamente de la dirección opuesta, debido a nuestro movimiento en esa dirección. Pero aún asumimos que el viento relativo viene horizontal y paralelo a la superficie de la tierra. Así de acuerdo a eso se determina nuestro ángulo de ataque. Como si fuéramos dependientes de ese viento horizontal imaginario. Mientras que nuestro viento relativo siempre está cambiando en cualquier dirección, vamos como un todo con alas.
@SM Nawaz, todo lo que dices sobre el viento relativo es 100 % correcto. Excepto que cuando dice que "todavía asumimos que el viento relativo viene horizontal y paralelo a la superficie de la tierra", está equivocado. No asumo eso, y aparentemente tú, (correctamente) tampoco lo asumes. Entonces, ¿quién es el "nosotros" que describe? Supuse que te referías a un diagrama simplificado en un manual de vuelo, pero tal vez necesites explicar de dónde sacas esta suposición incorrecta.
@SMNawaz - Pregunta. Sigues mencionando el "viento" como en la brisa que sientes de pie en el suelo. El viento relativo no tiene nada que ver con la velocidad y dirección del viento meteorológico. El viento relativo es la dirección y la intensidad (o la reacción opuesta) de la aeronave que se mueve en la masa de aire. El hecho de que la propia masa de aire se esté moviendo puede considerarse intrascendente. A menos que la aeronave esté inmóvil en el suelo.
@SMNawaz: el viento relativo es opuesto a la ruta o trayectoria de vuelo tridimensional de la aeronave, independientemente de su actitud. Si la trayectoria de vuelo de la aeronave es hacia arriba, la dirección de su viento relativo es hacia abajo. Puede extrapolar el mismo punto a un avión inclinado. El viento relativo se representa como horizontal para simplificar las imágenes de un tema complejo. Es similar al hecho de que la mayoría de los mapas y secciones se imprimen con el norte en la parte superior, independientemente de la dirección en la que esté mirando. Si está confundido, simplemente gire el papel para orientarlo correctamente.
@SMNawaz: no haga que el suelo o el horizonte sean su marco de referencia para el viento relativo. Ni siquiera utilice la dirección de vuelo basada en el eje longitudinal de la aeronave. Haga que su marco de referencia sea la trayectoria de vuelo de la línea de cuerda del perfil aerodinámico a través de la masa de aire. La forma en que la masa de aire golpea o las moléculas de aire interactúan con el perfil aerodinámico/alas determina el ángulo de ataque. Sacar la mano por la ventana de un automóvil en movimiento le da a la mano un ángulo de ataque. Lo mismo ocurre con sacar la mano de un avión en vuelo o de un paracaidista en un salto.
@Dean F: creo que sacar la mano del automóvil no se puede comparar con las alas de un avión. Porque en un automóvil cambiamos el ángulo de nuestra mano con respecto a la carrocería del automóvil. Pero en un avión, cuando cambiamos nuestra dirección de movimiento, las alas y el fuselaje van juntos en esa dirección. No estamos haciendo ningún ángulo relativo a nada, excepto al horizonte. Entonces, en la teoría dicha, parece que nos estamos moviendo en la masa de aire que se encuentra horizontal a la superficie de la tierra, y cada movimiento direccional en ella formaría un ángulo contra ella. Es por eso que trazo líneas azules para mostrar lo que entiendo de viento relativo.
@SMNawaz: en realidad, sacar la mano de un automóvil es el ejemplo dado porque cambiar el ángulo de las manos en relación con el movimiento del automóvil no cambia la dirección ni la velocidad de la mano. Solo cambia el ángulo de ataque. También di el ejemplo del paracaidista cambiando el ángulo de sus manos. Independientemente del cambio, su dirección de viaje es aproximadamente hacia abajo. Al igual que un avión puede caer aproximadamente en línea recta, en una actitud plana, si se detiene. Incluso a plena potencia. Esta es la razón por la que el ángulo de ataque se considera un factor importante en una entrada en pérdida en lugar de la velocidad aerodinámica.
@SMNawaz: investigue un poco sobre las paradas de encendido y las paradas aceleradas (paradas causadas por un mayor factor de carga en una actitud de giro o inclinación). Recuerde, la dirección en la que apunta el morro del avión no siempre es la dirección en la que va a volar. Investigue un poco sobre el vuelo lento y los giros descoordinados. Es por eso que la dirección de viaje del automóvil es irrelevante. Solo el viento relativo creado por el movimiento de la mano a través de la masa de aire en relación con la mano misma es relevante para el ángulo de ataque. Incluso cuando el coche está subiendo una cuesta y no está a la altura del horizonte.
@SM Nawaz, consulte el apéndice a mi respuesta anterior.
@SMNawaz, considere un bombardero en picado en una inmersión de 60 grados. Su trayectoria de vuelo por el aire está inclinada 60 grados con respecto al horizonte. ¿De qué dirección es el viento relativo?

Gracias por su pregunta. Su edición más reciente apunta al origen de su malentendido. El viento relativo es una función de la trayectoria de vuelo relativa a la línea de cuerda de la superficie aerodinámica. Es cómo el flujo de aire interactúa con la superficie del ala. Su marco de referencia es el perfil aerodinámico, no el suelo. Alinee el viento relativo con la trayectoria de vuelo de la superficie aerodinámica/ala. Para comprender el panorama general, podemos considerar esto más o menos como la trayectoria de vuelo de la aeronave, con un poco de consideración sobre el ángulo del ala en el fuselaje (ángulo de incidencia).

Es el mismo concepto si la trayectoria relativa del viento/vuelo fuera paralela, perpendicular o formando un ángulo con el suelo. Es cierto ya sea que la aeronave vuele en forma horizontal, vertical, invertida, hacia arriba o hacia abajo. Esto es cierto incluso en un bucle. La trayectoria de vuelo (por lo tanto, el viento relativo) sería aproximadamente la tangente del bucle. O incluso si la superficie aerodinámica/ala está girando en círculos delante, encima o a ambos lados de la aeronave. Investigue un poco sobre el factor P, la rotación automática y el estado del anillo de vórtice. Después de todo, las hélices y los rotores son superficies aerodinámicas con líneas de cuerda y ángulos de ataque.

Está suponiendo que la trayectoria de vuelo de la aeronave cambia con la actitud. Todas las flechas azules representan el viento relativo si las líneas de la cuerda aerodinámica de la aeronave fueran relativamente paralelas a su trayectoria de vuelo. Eso solo es cierto en el primer diagrama. En los diagramas segundo y tercero, la línea de cuerda del perfil aerodinámico no es paralela a la trayectoria de vuelo. La trayectoria de vuelo en los tres diagramas es de izquierda a derecha, paralela a la parte superior e inferior de la página.

En el primer diagrama, el perfil aerodinámico está volando al nivel del viento relativo creado por el movimiento de la aeronave a través de la masa de aire. En el segundo y tercer diagrama, la trayectoria de vuelo de la aeronave no ha cambiado. La posición de la superficie aerodinámica en el viento relativo ha cambiado. Esto podría deberse a un cambio repentino de actitud. La trayectoria de vuelo de la aeronave no cambiaría hasta que la aerodinámica y el empuje de la central eléctrica superen el impulso de la aeronave. También podría ser causado por la reducción de potencia que requiere un aumento en el cabeceo de la nariz para mantener el vuelo nivelado. Por ejemplo, tirar hacia atrás del yugo de control abrupta y violentamente cambiaría su actitud antes de cambiar su trayectoria de vuelo. Además, hacer un vuelo lento recto y nivelado haría que volaras con el morro en una actitud de cabeceo anormalmente alto.

Para usar su ejemplo de aviones de combate y aviones acrobáticos, veamos algunos ejemplos del mundo real. Si alguna vez observa cómo un avión de combate cambia rápidamente de cabeceo, notará que se forma niebla o nubes justo detrás del borde de ataque del ala. Esta humedad visible no es visible cuando la aeronave vuela recta y nivelada en vuelo sin aceleración. Solo ocurre cuando la aeronave cambia bruscamente de actitud. No importa cómo se vea, el cambio de trayectoria de vuelo de la aeronave no es tan abrupto como su cambio de actitud. En el caso de un cabeceo abrupto de la nariz hacia arriba, el ángulo de ataque cambiará abruptamente hasta que la trayectoria de vuelo de la aeronave se realinee a la nueva actitud.

No hagas del suelo o del horizonte tu marco de referencia para Viento Relativo. Ni siquiera utilice la dirección de vuelo basada en el eje longitudinal de la aeronave. Haga que su marco de referencia sea la trayectoria de vuelo de la línea de cuerda del perfil aerodinámico a través de la masa de aire. La forma en que la masa de aire golpea o las moléculas de aire interactúan con el perfil aerodinámico o las alas determina el ángulo de ataque.

El viento relativo es opuesto a la trayectoria o trayectoria de vuelo tridimensional de la aeronave, independientemente de su actitud. Si la trayectoria de vuelo de la aeronave es hacia arriba, la dirección de su viento relativo es hacia abajo. Puede extrapolar el mismo punto a un avión inclinado. El viento relativo se representa como horizontal para simplificar las imágenes de un tema complejo. Es similar al hecho de que la mayoría de los mapas y secciones se imprimen con el norte en la parte superior, independientemente de la dirección en la que esté mirando. Si está confundido, simplemente gire el papel para orientarlo correctamente.

Intente esto con sus diagramas con sus líneas azules eliminadas. Si vuela recto y nivelado en un vuelo sin aceleración, el primer diagrama representará su ángulo de ataque. Si tuviera que reducir la potencia para disminuir su velocidad aerodinámica mientras mantiene la misma actitud, comenzaría a descender en altitud. El segundo diagrama representaría esto si lo gira para mantener la línea de la cuerda aerodinámica paralela a su marco de referencia (el suelo real) en su campo visual. Si llevara la potencia al ralentí mientras mantiene la misma actitud, descendería a una velocidad vertical más rápida. El tercer diagrama representaría esto si tuviera que girarlo para que la línea de la cuerda aerodinámica permanezca paralela a su marco de referencia (el suelo real) en su campo visual.

Para comprender esto desde el marco de referencia de la masa de aire, piense en usted mismo como una molécula de aire con forma humana, ya sea estacionaria o moviéndose a una velocidad o dirección diferente a la del perfil aerodinámico. Tus pies apuntan hacia la tierra y tu cabeza hacia el cielo. Si el perfil aerodinámico del párrafo anterior lo golpea mientras está en vuelo nivelado como en el diagrama uno, el borde de ataque lo golpearía justo en el estómago. Si el perfil aerodinámico lo golpeara mientras está descendiendo o en un vuelo nivelado con actitud de morro arriba a una velocidad aerodinámica más lenta como en el diagrama dos, la parte inferior del perfil aerodinámico lo golpearía en la frente. Si aumenta la velocidad de descenso mientras mantiene una actitud nivelada o aumenta la inclinación del morro hacia arriba en un vuelo lento recto y nivelado como en el diagrama tres, más parte de la parte inferior del perfil aerodinámico lo golpearía en la parte superior de su cabeza.

Ahora comencé a comprender que el ángulo de ataque no siempre es la trayectoria de vuelo. Pensé que el avión debería ir a donde apunte su nariz. Pero aparentemente no sucede, si la potencia de empuje no es suficiente para subir, entonces el avión avanza en un ángel en relación con el viento que se avecina. Así que de nuevo una pregunta loca en mi mente. ¿Cuál sería la dirección del viento relativo cuando un avión levanta el morro y da más empuje para ascender? ¿Sería entonces el viento relativo paralelo al perfil aerodinámico?
@SMNawaz - Cerrar. El viento relativo siempre es aproximadamente la trayectoria de vuelo de la superficie aerodinámica que es casi la misma que la trayectoria de vuelo de la aeronave. La trayectoria de vuelo relativa a la masa de aire no siempre es la dirección en la que apunta el morro del avión. La ruta de vuelo de la aeronave dependerá del control de actitud, así como de la potencia medida en el empuje del motor y/o la velocidad aerodinámica (necesita al menos uno, si no ambos). Recuerde, Lift hace que un avión ascienda, descienda o permanezca a una altitud constante. Ascensor vence a la gravedad. El empuje supera la resistencia independientemente de la actitud.
Solo en una actitud de cabeceo de morro arriba extremo , el empuje del motor contribuye lo suficiente a vencer la gravedad para que la sustentación no sea un factor. A medida que la velocidad del aire disminuye (que será el caso con el morro arriba), la sustentación disminuye. Sin velocidad aerodinámica, sin sustentación. Y, la sustentación siempre es perpendicular a la línea de cuerda del perfil aerodinámico. Pero, con suficiente velocidad aerodinámica, puede continuar ascendiendo incluso sin empuje como potencia. El ángulo de ataque es la diferencia entre la trayectoria de vuelo relativa a través de la masa de aire del perfil aerodinámico y la línea de cuerda del perfil aerodinámico. No depende necesariamente del empuje. Piensa en un planeador.
Durante el vuelo lento, tu cabeceo está con el morro hacia arriba. Puede ascender, descender, permanecer en altitud constante o girar. Por debajo de un cierto umbral de velocidad y bajo una cierta configuración de potencia, la altitud está controlada por la potencia. La velocidad aerodinámica está controlada por el cabeceo. “Pitch para la velocidad del aire. Potencia para la altitud. es un mantra piloto cuando se vuela en la parte trasera de la curva de potencia. En la parte delantera, cambiar el cabeceo a una actitud de morro hacia arriba hará que el avión ascienda. El viento relativo incluso eventualmente se alineará con la línea de la cuerda del perfil aerodinámico, dada la suficiente velocidad y/o potencia. Pero, rápidamente comenzará a perder velocidad aerodinámica.

Es bastante simplificado, pero no puedo ver a nadie señalando esto en las otras respuestas: si su avión no sube o desciende (vuelo nivelado), entonces su movimiento será paralelo al horizonte y también lo será el viento relativo (aunque en dirección opuesta).

Si el ala (bueno, el avión) estaba en ascenso, entonces esa flecha azul debería estar apuntando un poco hacia abajo (dependiendo de su velocidad y velocidad de ascenso, google Flight Path Angle).

Si el ala está descendiendo, el viento relativo tendría una ligera componente ascendente.

Esto solo sucedería si elige el horizonte como su marco de referencia (es decir, el horizonte siempre es horizontal y está en el eje X de nuestro gráfico. La vertical siempre está en el eje Y). En la práctica, puede elegir tener la dirección del movimiento como su eje X, y el eje Y simplemente algo perpendicular a ese movimiento. En este segundo caso el viento relativo siempre será "horizontal" porque así decidiste dibujar los ejes.

Tenga en cuenta que en el primer caso (el horizonte es el eje X) el ala tendrá que rotar en su ángulo de cabeceo correcto, mientras que en el segundo caso (la trayectoria de vuelo es el eje X) el ala rotará solo por el aoa. El segundo es un poco más simple. Y segundo es lo que mostrarán la mayoría de los gráficos

¿Por qué el ángulo de ataque siempre se muestra contra el viento relativo paralelo al horizonte?
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