¿Por qué se forma condensación en el ala, especialmente durante el despegue y el aterrizaje?

Sí, la velocidad y los flaps marcan la diferencia.

La sustentación creada por las alas es aproximadamente constante durante la duración de un vuelo. Con los tanques llenos, es más alto al comienzo del vuelo, y cuando la aeronave se inclina, vuelve a ser más alto para crear la fuerza centrípeta para cambiar su rumbo. Pero la diferencia es pequeña¹.

La sustentación es causada por una diferencia de presión entre los dos lados del ala. En crucero, esta diferencia es baja pero se extiende sobre gran parte de la cuerda del ala . Sin embargo, a baja velocidad, la succión en la superficie superior tiene un pico justo detrás del borde de ataque, por lo que la succión máxima es mayor que en crucero. Exactamente este cambio en la distribución de la presión hace que la humedad se condense, porque permite que la humedad relativa del aire se eleve por encima del punto de condensación. En crucero, el cambio de presión es menor y no se supera el punto de rocío . Además, dado que el avión vuela más lento cuando está cerca del suelo, el aire tiene más tiempo para que se desarrolle la condensación.

Consulte a continuación un diagrama codificado por colores de la distribución de la velocidad en el perfil aerodinámico de un avión comercial típico en la configuración de aterrizaje. El rojo simboliza la velocidad más baja (presión más alta), mientras que el violeta representa las velocidades más altas con la presión más baja. Dichos picos de succión deben evitarse en crucero para permitir que la aeronave vuele a un número de Mach de crucero alto.

Perfil aerodinámico de un avión de pasajeros con dispositivos de gran sustentación en configuración de aterrizaje ( fuente de la imagen )

¹ La fracción de combustible de los aviones comerciales rara vez supera el 40 %, y la sustentación adicional en un banco de 30° es solo del 15 %.

A medida que aumenta el ángulo de ataque, la presión sobre la superficie superior del ala disminuye. La siguiente figura muestra esto. Tenga en cuenta que la presión en la parte superior es succión.

Fuente: avstop.com

Durante la fase de aterrizaje, el ángulo de ataque de la aeronave es mayor en comparación con otros regímenes. Esta es la razón por la que se forman nubes de condensación durante la fase de aterrizaje.

Sin embargo, las nubes se forman durante cualquier maniobra subsónica que reduzca la presión sobre la superficie superior de las alas, como giros de alta gravedad.

Fuente:www.telegraph.co.uk

Recordemos por un segundo que en la parte superior de las alas hay una presión más baja que la corriente libre (aire lejos del avión).

Si la aeronave viaja a través de aire húmedo, el proceso adiabático (que todos los paquetes de aire que terminan cerca del ala tienen que "sufrir") dicta que:

y como acabamos de recordar que$P_{wing} < P_{\infty}$, esto significa que$T_{wing} < T_{\infty}$.

Fotograma del enlace de wikipedia de arriba:

El enfriamiento adiabático ocurre cuando la presión en un sistema aislado adiabáticamente disminuye, lo que le permite expandirse y, por lo tanto, hacer que trabaje en su entorno. Cuando se reduce la presión aplicada sobre una parcela de aire, se permite que el aire de la parcela se expanda; a medida que aumenta el volumen, la temperatura desciende a medida que disminuye la energía interna.

si la inicial$T_{\infty}$ya estaba lo suficientemente bajo, o si había suficiente humedad en el aire, los paquetes de aire sobre las alas se encuentran por debajo del punto de rocío, produciendo la condensación que provocó su pregunta.

Pero, ¿hay una presión más baja "más baja" cuando el ángulo de ataque es más alto y, por lo tanto, hace que este fenómeno ocurra con más frecuencia?

Sí, los ángulos de ataque más altos significan una mayor sustentación, que se genera por una mayor presión diferencial entre la parte superior e inferior del ala. Recuerda que el ascensor es aproximadamente

y dado que el peso de la aeronave no se reduce, para mantener constante la sustentación a velocidades más bajas (como las velocidades justo antes de aterrizar) necesita una mayor$\alpha$.

Para evitar la necesidad de un ángulo de ataque extremo, el efecto de los flaps es aumentar la$C_{l\alpha}$, lo que significa que para el mismo ángulo de ataque obtienes más sustentación, cambiando la relación proporcional anterior.

La próxima vez que abra una lata de bebida gaseosa, observe con atención qué es lo primero que sale por el agujero. Una diminuta nube de condensación que se dispersa rápidamente. Este es su demostrador personal de descompresión adiabática. Es exactamente la misma Física que lo que está pasando en las fotos de arriba.

me parece que este fenómeno solo aparece durante la fase de aproximación de un vuelo.

Volar a grandes altitudes donde hay -40°F combustible en las alas empapados fríos .

Esa es mi respuesta para las dos primeras fotos del avión comercial de arriba, la foto de la burbuja de vapor o lo que sea sobre el avión de combate Quitaría de la discusión demasiadas incógnitas sobre la imagen con respecto a la velocidad y la maniobra. Los aviones comerciales a reacción que vuelan > 30 000 pies de altitud durante X tiempo, el ala se convierte en una agradable placa fría, lo que aumenta la probabilidad y hace que sea más común verlo durante la fase de aproximación/aterrizaje de un vuelo comercial.