¿Por qué ningún traje de alas es capaz de mantener el vuelo?

Soy consciente de que con potencia cero es un planeador, pero hay planeadores que sostienen el vuelo y tienen suficiente sustentación para escalar, etc.

Esta afirmación es un poco incorrecta. Los planeadores no ascienden como los aviones, ya que caen constantemente al suelo , a menos que tomen una elevación térmica, de olas o de cresta , en cuyo caso pueden aprovechar la corriente ascendente para ganar altitud . En teoría, un traje de alas podría hacer eso si pudieras maniobrar para mantenerte en la térmica, pero los trajes de alas no son maniobrables como un planeador y tienden a no tener casi la tasa de planeo de un planeador, por lo que se hunden mucho más rápido de lo que una térmica podría llevarlos hacia arriba.

Hay una discusión interesante sobre esto aquí .

Hay jets muy pequeños que, por razones relacionadas con la exageración, se denominan trajes de alas . Como la tecnología actual de los aviones (y la tecnología de las hélices) es fácilmente capaz de producir (a partir de un marco portátil para humanos) suficiente empuje para levantarse a sí mismo y una carga del tamaño de un humano, no hay ningún obstáculo para crear un verdadero traje de alas con motor. Las superficies de reacción son muy pequeñas en relación con la masa combinada y la velocidad necesaria, por lo que no será un tipo de vuelo en picado y más balístico, a menos que opte por un empuje vectorial, que es una trampa.

EDITAR: Me acabo de dar cuenta de que estabas preguntando sobre un vuelo sin motor. La tasa de planeo en un traje de alas es demasiado mala para eso: necesitarías corrientes ascendentes con la fuerza de un huracán. Un planeador normal tiene alrededor de 500 kg de masa total y menos de 20 m de envergadura para una relación de planeo de aproximadamente 40: 1, que es suficiente para volar en buenas térmicas. Para obtener eso en un traje de alas (que podría pesar, con el ocupante, 100 kg), necesitaría una envergadura de aproximadamente 5 metros (pero esto no tiene en cuenta que los números de Reynolds comienzan a trabajar en su contra a medida que reduce la escala: los cóndores andinos pesan 15 kg) @ 3m de envergadura!). Esto podría lograrse con tensairity o algún otro concepto de ala ligera. Necesitaría algo que se llevara la peor parte de la fuerza de elevación por usted, mientras conserva el agarre intuitivo en las superficies de elevación que obtiene en un traje de alas. Debería ser factible,

Como ex piloto de ala delta...

Otras dos respuestas han cubierto el concepto básico de deslizamiento, a saber, que estás descendiendo constantemente y para mantenerte en el aire necesitas estar en el aire que sube más rápido de lo que estás descendiendo. Los primeros ala deltas y parapentes no tenían problemas para mantenerse en la elevación normal de la cresta con relaciones de planeo de 7:1. Antes de eso, eran solo un ejercicio de "paseos en trineo" de arriba a abajo.

EDITAR PARA AÑADIR EVIDENCIA: según Geoff Broom , el primer ala delta volado en Gran Bretaña en 1971 tenía una tasa de planeo de aproximadamente 3:1 en aire plano, o 5:1 en efecto de suelo al volar cerca de la colina, y esto fue estrictamente limitado a vuelos de arriba a abajo. En 1972 , los pilotos de los planeadores de Broom estaban comenzando a realizar vuelos elevados sostenidos en elevación de cresta. Los planes de ala delta Skyhook Mk3 recomiendan aprender en una colina con una pendiente de 5: 1, lo que requiere que el ala delta tenga al menos esta relación de planeo o mejor.

En condiciones climáticas más excepcionales, por supuesto, puede salirse con la suya con una peor tasa de planeo; de hecho es posible que desee. La mayoría de los pilotos de montaña (incluido yo mismo) han tenido la experiencia de que el viento se levanta durante su vuelo y tienen que acelerar a toda velocidad (esencialmente una inmersión) para volver al suelo contra el aire ascendente. Entonces, en teoría, es posible que un traje de alas se mantenga arriba en ese tipo de condiciones.

Y en los casos más extremos, puede ser simplemente imposible bajar. He leído sobre pilotos de parapente atrapados en la corriente ascendente de una formación de cumulonimbus, donde literalmente han tirado su velamen a su alrededor y todavía estaban subiendo, porque la corriente ascendente cu-nim era más fuerte que la gravedad.

Sin embargo, lo que otras respuestas no han cubierto es que también debe poder aterrizar. Si no puedes hacer un flare para aterrizar por debajo de la velocidad de carrera, ¡entonces tienes problemas! Por lo general, un ala delta tiene una velocidad de pérdida de 15 a 25 mph, y desde esa velocidad se puede ensanchar hasta casi estacionario al aterrizar. Un traje de alas vuela a alrededor de 60 mph y no se puede ensanchar de la misma manera. Un buen piloto de traje de alas probablemente podría mantenerse en el aire en una cresta con vientos fuertes, pero necesitaría abrir un paracaídas para aterrizar, y los paracaídas y los vientos fuertes no son una combinación saludable.

Porque la tasa de descenso de planeo de un traje de alas es de alrededor de 2:1 frente a un planeador bien diseñado que supera los 40:1. Esta tasa de descenso muy gradual permite que el planeador aproveche las térmicas normales que se encuentran comúnmente en la atmósfera y gane altitud cuando se encuentra en ellas. Las térmicas también alteran la velocidad de descenso de un traje de alas, pero generalmente no son lo suficientemente potentes como para permitir que el saltador gane altitud.

Teóricamente, es posible que un ciclista con traje de alas monte corrientes térmicas potentes o fuertes corrientes ascendentes como las que se encuentran en la etapa madura de una tormenta severa. Sin embargo, los peligros asociados con volar en un clima violento como ese disuaden cualquier intento.

Esto tiene un buen ejemplo en la marca de 2:15. El planeador tiene mucho control para un aterrizaje. Está lo suficientemente cerca, pero tiene que mantener una velocidad DEMASIADO RÁPIDA para aterrizar.

muestra un ejemplo de un saltador con traje de alas entrando en un avión, observe las velocidades y el ángulo del avión.

Básicamente, simplemente no hay suficientes superficies generadoras de sustentación para ir lo suficientemente lento como para aterrizar.

Lo mismo es cierto para una escalada. Solo necesita más superficie generadora de sustentación de la que está disponible. Dicho esto, podría funcionar, en una corriente ascendente increíblemente fuerte, pero probablemente no sería muy divertido.

El cuerpo humano no es lo suficientemente fuerte para sostener el vuelo en un traje de alas, sin agregar elementos estructurales para hacer que el ala sea independiente del cuerpo humano.

Los trajes de alas actuales tienen alas que son demasiado pequeñas para un vuelo nivelado. Para obtener más área de ala, debe alargar las alas. Pero esto aumenta la fuerza ejercida sobre el ala. En un traje de alas, el usuario tiene que empujar sus brazos y piernas hacia abajo para contrarrestar la fuerza ascendente ejercida por el perfil aerodinámico. Para un ala que permite un vuelo nivelado, el usuario debe empujar hacia abajo con una fuerza igual a su propio peso. Incluso los atletas fuertes tienen problemas para hacer esto durante más de un minuto más o menos.

Tendría que agregar dos largueros a lo largo del ala que soportan la mayor parte de la carga. Los largueros se unirían al torso del usuario y transmitirían las fuerzas sin requerir que el usuario mantenga sus músculos tensos. El ala permitiría al usuario usar sus brazos como superficies de control. Sin embargo, nunca había visto un diseño de traje aéreo como este.

Un paracaidista regular en una pista (la misma configuración corporal que un saltador de esquí) tiene una L/D de alrededor de 0,5 a 1. Los trajes aéreos mejoran la L/D a 1 a 1, lo que significa que un saltador que pesa 200 libras genera alrededor de 200 libras de arrastre a su velocidad de planeo. Solo para mantener el vuelo nivelado, necesitaría 200 libras de empuje de una fuente de energía.

El área de la superficie del ala es demasiado pequeña para soportar el peso del piloto humano. Alas tan pequeñas simplemente no pueden generar suficiente sustentación para sostener un vuelo sin motor.

A continuación se muestra la "ecuación de elevación" de ingeniería que busca.

Aquí está el artículo de la NASA que describe cómo funciona el ascensor en detalle.