¿Por qué no se pueden usar spoilers montados en las alas para aproximaciones más empinadas?

Ellos pueden. Tanto el Airbus A318 como el Embraer E190 hacen esto en modo de aproximación empinada. Puede ver spoilers extendidos en este video del aterrizaje de un A318 y una aproximación similar en un E190 en el Aeropuerto de la Ciudad de Londres.

Yendo más atrás, el Lockheed L-1011 hizo esto con un sistema llamado Direct Lift Control. Cuando se seleccionaron flaps de aterrizaje, los spoilers aumentaron una cantidad determinada. Pequeños movimientos en el yugo levantaban o bajaban los alerones en lugar de ajustar los elevadores. Esto hizo que la aproximación y el aterrizaje fueran muy suaves.

El punto común es que estas aeronaves utilizan electrónica para el control de los spoilers. Es demasiado complicado hacer esto en un sistema de control de vuelo por cable. Debe hacer que el sistema retraiga los alerones rápidamente en casos como maniobras y detenciones. Si mal no recuerdo, el modo de aproximación empinada en el A318 activa un conjunto diferente de ganancias en los bucles de control de vuelo para mejorar las cualidades de manejo en esa configuración.

Finalmente, varios cazas tienen el mismo sistema y algunos pilotos de planeadores lo hacen manualmente.

El problema principal es la necesidad de administrar la tasa de caída vertical de su bote de basura de aluminio de más de 100 000 lb y los riesgos de aterrizajes bruscos.

Aunque a menudo se les llama frenos de velocidad, el efecto principal de los spoilers de vuelo es aumentar la tasa de caída (sin acelerar). En una aproximación de aterrizaje a velocidades típicas de un jet de alrededor de 130 nudos, no desea descender a más de 700-800 pies por minuto (aproximadamente lo que obtiene a esa velocidad en una pendiente de 3 grados). Más de 1000 fpm generalmente se considera una aproximación no estabilizada y requiere un motor y al aire si la velocidad de descenso es inferior a 1000 pies con muchas aerolíneas.

En la configuración de aterrizaje en una pendiente de planeo ILS de 3 grados, está volando el 99,9 % del tiempo, normalmente necesitará un empuje considerable y los pequeños ajustes de cabeceo y empuje son más que suficientes para mantener con precisión la pendiente y la tasa de descenso.

El problema es tener altas tasas de hundimiento cerca del suelo y tener que detener el hundimiento en la parte inferior con toda esa masa/inercia haciendo cuesta abajo, cuando la única herramienta que tiene para hacerlo es aumentar la sustentación general cabeceando hacia arriba. Una vez que se establece el hundimiento alto, retraer los spoilers de vuelo solo ayuda un poco y tiene que cabecear (y agregar empuje, pero eso se retrasará).

En los aviones de pasajeros con slats de borde de ataque y flaps de múltiples ranuras que son súper arrastrados en la configuración de aterrizaje, a menos que tenga un margen de energía significativo por encima de Vref, la capacidad de detener la tasa de caída con cabeceo es limitada y hay poco margen de error. Póngase un poco por debajo de Vref y tire del tono, y no sucederá mucho hasta que suba el empuje. Como resultado, existe un alto riesgo de que continúe hundiéndose a través de la bengala de aterrizaje y golpee con fuerza.

Los spoilers se llaman spoilers, porque funcionan estropeando el ascensor .

Para reducir la velocidad del avión, o hacer que descienda más rápido, necesita disipar la energía y eso significa aumentar la resistencia. La interrupción del flujo de aire sobre el ala crea mucha resistencia debido al estancamiento detrás de los alerones y una resistencia adicional inducida a medida que la distribución de sustentación se aleja más de la óptima. Después de aterrizar, la elevación interrumpida también pone más peso sobre las ruedas, lo que hace que los frenos sean más efectivos.

Sin embargo, el precio es que la aeronave vuela con un ángulo de ataque más alto para compensar la reducción de sustentación, y eso significa que está más cerca de entrar en pérdida. Eso significa que la aeronave no debe volar tan lento para mantener el margen de seguridad, y no debe usar spoilers a baja altitud donde no habría suficiente altura para recuperarse en caso de entrada en pérdida.

Los planeadores normalmente usan spoilers hasta el aterrizaje. Sin motor, es su única forma de regular la tasa de pérdida de energía. Sin embargo, un planeador ligero y lento puede permitirse volar cerca de la entrada en pérdida, porque se pueden recuperar muy rápidamente después de retraer los alerones. Sus spoilers también tienden a ser relativamente pequeños, por lo que no permiten aproximaciones pronunciadas.

Sin embargo, los aviones de pasajeros son otro asunto. Tienen mucha inercia, lo que les hace responder a la entrada de control con bastante lentitud. Combinado con su velocidad mucho más alta, hace que la parada debido a los spoilers dejados fuera demasiado tiempo sea un problema mucho mayor. Sus alerones también son más grandes, ya que sus funciones principales son descargar la elevación en el suelo y el descenso de emergencia, que normalmente se vuela a la velocidad máxima permitida.

Como mencionó @user71659, hay algunas aeronaves que usan spoilers para aproximaciones empinadas, por ejemplo, A318. Pero el A318 tiene una velocidad de pérdida inusualmente baja, ya que utiliza las mismas alas que el A320, que son grandes para su peso, y su computadora de control de vuelo está programada para retraer los alerones (y poner en marcha los motores) si se acerca demasiado a la pérdida.

También sería posible que el spoiler se extendiera solo un poco, o solo algunos, para aproximaciones más pronunciadas. Sin embargo, las aproximaciones empinadas son raras, por lo que no vale la pena la complejidad adicional en el sistema de control para el propósito de la mayoría de los fabricantes de aeronaves y aerolíneas.

La respuesta es sí, PUEDES usar spoilers (¡en una posición de vuelo!) para acelerar la aproximación. La aeronave sigue siendo totalmente controlable y puede encenderse antes del aterrizaje con los spoilers en esta posición.

Si bien es seguro, legal y razonable hacer esto, se considera un paso en falso entre los pilotos profesionales de aerolíneas y corporativos, ya que los vuelos de alto rendimiento interfieren con la comodidad de los pasajeros, especialmente para los viajeros nerviosos. Hacer que el viaje sea lo más fluido y tranquilo posible también es parte del trabajo de un piloto.

Todo se reduce a frenos (aerodinámicos, ruedas y propulsores inversos) y peso.

Primero, la estrategia para el enorme avión de pasajeros: acérquese lo más plano y lento posible, bájelo y detenga 200 toneladas. Allí, la mejor aplicación de los frenos de aire es tenerlos como dispositivos de elevación. Los listones y los planos crean un ala combada por debajo y por encima que, aunque arrastra (bueno aquí), produce la mayor sustentación a velocidades lentas. Las aproximaciones empinadas están descartadas ya que la física de la inercia hace de este un "estudio de caso" de los peligros de redondearse a baja altitud y aplastar el tren de aterrizaje con una velocidad de descenso demasiado alta. Bájelo suavemente, luego frene, empuje hacia atrás, todos los frenos de aire disponibles (incluidos los alerones). Un avión que aterriza a 150 nudos requiere más del doble de la fuerza de frenado que un avión que aterriza a 100 nudos.

Con un spoiler, tienes que ir más rápido para obtener la misma cantidad de sustentación. Con un flap, más lento. Mismo arrastre. Entonces, en este caso, giras el freno de aire hacia abajo.

Ahora, la estrategia del planeador: aumentar el ángulo de descenso. Si tiene 50 pies de altura en el umbral de la pista, ¡puede navegar justo sobre una pista de 3000 pies! Queremos resistencia y menos sustentación, pero ¿cómo evitamos estancarnos? Al acelerar. Aquí, un poco más de velocidad no es problema. Ahora obtienes el mismo impulso a mayor velocidad si lo necesitas, en lugar de lanzarte hacia arriba. En cualquier caso, ir más rápido significa un planeo menos eficiente y un frenado de aire más eficiente. La velocidad adicional no será un factor significativo una vez que el avión esté abajo (haciendo que se detenga).

Entonces, en este caso, giras el freno de aire hacia arriba.

¡El mismo freno de aire! Pesado, lento, plano - hacia abajo. Ligero, rápido, empinado - arriba.

Depende de lo que vueles.