¿Por qué el estancamiento aumenta la resistencia?

El estancamiento significa que la separación del flujo aumenta, por lo que la sustentación ya no crece con el ángulo de ataque. Esta separación de flujo ocurre principalmente en la parte interior trasera del ala, donde la inclinación de la superficie local tiene un componente hacia atrás.

Ahora compare la presión sobre un perfil aerodinámico para un flujo completamente unido y parcialmente separado, tal como se ve cerca o estancado. El siguiente gráfico muestra un resultado XFOIL para un perfil aerodinámico con un ángulo de ataque de 12°. Las líneas discontinuas muestran la distribución de presión no viscosa (la que no tiene separación) mientras que las líneas continuas muestran la distribución de presión viscosa con flujo separado sobre el último 20% del lado superior. Si necesita más información para interpretar la trama, consulte esta y esta respuesta .

Tenga en cuenta que la escala en el eje y es negativa: un valor más negativo significa más succión. El perfil aerodinámico en pérdida muestra una succión más baja en la mayor parte de la cuerda y solo en el último 10% su presión local es más baja de lo que sería sin separación.

Esto significa que la entrada en pérdida reduce la succión sobre el área del ala que apunta hacia adelante (realmente existe la expresión nariz o empuje del borde de ataque para esta succión) mientras que aumenta la succión sobre la parte que apunta más hacia atrás. En suma, ambos efectos aumentan la resistencia.

¿Es esto un aumento en la resistencia inducida o la resistencia parásita?

En realidad, es un déficit de sustentación debido a la separación del flujo mientras la resistencia inducida sigue creciendo. Cerca de la pérdida, se debe comprar más sustentación mediante un aumento desproporcionado en el ángulo de ataque que trae consigo un aumento igualmente desproporcionado en la resistencia inducida y parásita. Después de la parada, la elevación vuelve a caer, pero la resistencia sigue aumentando.

La resistencia es solo el componente de la fuerza aerodinámica en todo el fuselaje que está alineado con el vector de velocidad de la aeronave. (ya que la sustentación es la componente normal o perpendicular a la velocidad). Cuando un avión entra en pérdida, la suma vectorial de todas las fuerzas aerodinámicas apunta hacia atrás, con un ángulo mucho mayor (piense en empujar una puerta por el aire o sacar la mano por la ventana de un automóvil).

El arrastre se puede dividir en múltiples componentes individuales (como arrastre de forma, arrastre inducido, etc., etc.), pero la respuesta más simple es que cuando el ala se detiene, la fuerza total apunta hacia atrás en un ángulo mucho mayor que cuando el avión no se detiene y corta el aire limpiamente.

De hecho, el estancamiento aumenta la resistencia drásticamente. La foto de arriba es la$C_D$más de 180 ° de esta respuesta , que también contiene el gráfico correspondiente para el$C_L$. A unos 12° podemos ver el gran salto en$C_D$, después de lo cual la curva sigue la forma de elevación de placa plana .

El salto en la resistencia es particularmente drástico para el NACA 0012 porque cae en la categoría de perfiles con pérdida en el borde de ataque, como se describe en esta respuesta : se desarrolla una burbuja delgada sobre el borde de ataque y luego se abre en el ángulo crítico de pérdida. Los perfiles aerodinámicos gruesos tienen pérdida en el borde de fuga con un comportamiento más gradual.

El aumento repentino en la resistencia de un perfil totalmente estancado estáticamente es de naturaleza parasitaria. El flujo separado de la superficie superior produce una reducción en la sustentación (resistencia inducida) y mucha más resistencia que la resistencia por fricción de un flujo bien adherido.