¿Cuál es la causa inmediata del estancamiento?

La causa inmediata de una entrada en pérdida es el desprendimiento del flujo de aire del ala:

^{Imagen de la NASA}

Esto sucede cuando tu ángulo de ataque es demasiado alto.

¿Cómo puede el AoA llegar a ser demasiado alto?

--Para vuelo nivelado:

• Dada una cierta velocidad, tendrá un cierto AoA que proporcionará la sustentación necesaria para un vuelo nivelado. Cuanto menor sea la velocidad, mayor será este AoA.

• Dada una determinada ala (configuración), tendrá un cierto AoA máximo permitido (en la imagen está el AoA para el que tiene el valor más alto de la trama):

^{Imagen de Wikipedia}

Teniendo en cuenta estos dos fragmentos de información, puede ver cuál es la respuesta a su pregunta:

• Si la velocidad es demasiado baja, para volar en línea recta necesitas un AoA que supere las capacidades de tus alas (o un empuje vectorial que supere el peso de tu vehículo, pero diría que no es muy común)
• Si el AoA es demasiado alto, bueno, es bastante evidente que se ha estancado.

--Para vuelo curvo:

Durante un giro, necesita usar un componente de su vector de sustentación para girar realmente

^{Imagen de aquí}

Como puede ver, la sustentación que necesita para girar es mayor que la sustentación que necesita para volar nivelado (dada la misma velocidad). Y para tener un aumento mayor, necesita un AoA más alto.

Y una vez más, volviendo al AoA, estamos: si desea girar demasiado (factor de carga alto), necesita mucha sustentación adicional, lo que significa que debe aumentar su AoA.

Si excedes los límites de tus alas, entras en pérdida

Puesto dinámico

Esta no es exactamente mi taza de té, sino la lectura del artículo de wikipedia ya vinculado:

La pérdida dinámica es un efecto aerodinámico inestable no lineal que ocurre cuando los perfiles aerodinámicos cambian rápidamente el ángulo de ataque. El cambio rápido puede causar que un fuerte vórtice se desprenda del borde de ataque del perfil aerodinámico y viaje hacia atrás por encima del ala. El vórtice, que contiene flujos de aire de alta velocidad, aumenta brevemente la sustentación producida por el ala. Sin embargo, tan pronto como pasa por detrás del borde de fuga, la sustentación se reduce drásticamente y el ala entra en pérdida normal.

Diría que una vez más caemos en el caso de "AoA demasiado grande", aunque sea por diferentes causas.

No hay mucho que agregar a las dos buenas respuestas, pero intentaré refinarlas. La razón principal de una entrada en pérdida es la separación del flujo y, en consecuencia, la pérdida de sustentación más allá del ángulo de ataque de la sustentación máxima. Desafortunadamente, este no es un número fijo, sino que depende de un rango de parámetros. Los tres más importantes son el número de Reynolds, la tasa de aumento de tono y el número de Mach.

El número de Reynolds caracteriza la relación de fuerzas inerciales y viscosas en un fluido. En otras palabras, la fricción tiene más influencia en el flujo de aire a velocidades más bajas y dimensiones más pequeñas. La fricción es la razón principal de la separación del flujo (lea el artículo vinculado para obtener una explicación), y cuanto más lento se mueve el ala en el aire, menor es el ángulo de ataque de pérdida. En un carrete con patín de cola que rueda a 10 nudos, el ala ciertamente está en pérdida.

En vuelo, debe tener en cuenta la cantidad de sustentación que exige del ala. Esto está determinado por el producto de la masa de la aeronave y el factor de carga. Si vuela una parábola con g cero, no necesita sustentación y el ala del avión no se detendrá a ninguna velocidad. Tenga en cuenta, sin embargo, que el elevador podría necesitar crear una sustentación sustancial para mantener el ala cerca de su ángulo de ataque de elevación cero, por lo que el elevador podría detenerse a baja velocidad. Te darás cuenta cuando esto suceda, porque tu parábola llegará a un final repentino.

Por otro lado, volar en un giro pronunciado puede provocar una entrada en pérdida incluso a alta velocidad, si tira de demasiados gs para la velocidad dada. Esto es lo mismo que entrar en pérdida en vuelo nivelado a baja velocidad. Debido a los efectos del número de Reynolds, el ángulo de ataque de entrada en pérdida puede ser unos grados más alto, pero los detalles dependen de la aeronave en particular y sus perfiles aerodinámicos. Por lo general, la velocidad de pérdida en un giro aumenta con el inverso de la raíz cuadrada del coseno del ángulo de inclinación. En un giro de 60°, su velocidad de pérdida es 1,41 de su velocidad de pérdida nivelada, y en 75° será casi el doble de su velocidad de pérdida nivelada.

La tasa de lanzamiento puede tener una influencia dramática, pero de corta duración. Vea esta publicación para más detalles. En las pruebas, la elevación máxima se pudo aumentar en un 50 % simplemente con un rápido cabeceo. Si el AoA de entrada en pérdida se aproxima rápidamente, la capa límite sobre la mayor parte del ala todavía tiene las características que van con el AoA bajo que prevalecía cuando esa porción de aire fluía alrededor del morro del ala. Una vez que esa capa límite ha sido eliminada, el avión está profundamente en territorio de pérdida y necesita cabecear mucho para recuperarse. Cabecee lo suficientemente rápido, y las aeronaves normalmente benignas pueden mostrar características peligrosas de pérdida. Es divertido intentarlo, pero asegúrese de tener suficiente altitud debajo de usted para recuperarse.

Y ahora la influencia del número de Mach. Nuevamente, esta publicación tiene más detalles (desplácese hacia abajo hasta los cinco párrafos inferiores). Una vez que parte del flujo sobre el ala se vuelve supersónico, la sustentación máxima sufre y el ángulo de ataque de pérdida se reduce drásticamente. Esta es una pérdida de alta velocidad y puede volverse difícil de recuperar. Entrar en pérdida significa una pérdida de sustentación, por lo que la aeronave cabeceará hacia abajo, adquiriendo más velocidad. Esto lo conducirá más profundamente a la región de Mach alto con golpes severos en el ala, por lo que al acelerar empeorará la condición de pérdida.

Especialmente los aviones de gran altitud pueden entrar en una condición en la que vuelan justo entre la pérdida de baja y alta velocidad. Desacelerar significa aumentar el ángulo de ataque por encima de su máximo, y acelerar significa que los impactos en las alas empeoran, lo que reduce la sustentación y obliga a la aeronave a realizar un picado superficial prolongado, hasta que la densidad del aire sea suficiente para recuperarse. Los pilotos de U-2 llamaron a esto la esquina del ataúd del sobre de vuelo.

El barrido del ala aumenta el ángulo máximo de ataque, y con ángulos de barrido del borde de ataque de 60° y más, la separación del flujo en el borde de ataque crea un vórtice que aumenta la sustentación con ángulos de ataque más altos, de modo que no se produzca una pérdida normal. Por supuesto, cabecee lo suficientemente alto y el vórtice se volverá inestable, pero el aumento de la resistencia, el flujo separado alrededor de la cola vertical y los vórtices en el fuselaje delantero limitarán qué tan alto puede cabecear. El F-4 Phantom II tiene un ángulo de ataque máximo de solo 23°, donde las alas felizmente producirán un gradiente de sustentación positivo con ángulo de ataque. Pero la cola vertical rápidamente se vuelve ineficaz más allá de esos 23°, y la aeronave se descontrolará violentamente si se excede ese ángulo (corte de nariz). Efectivamente, los aviones como el F-4 nunca entran en pérdida, simplemente pierden el control si se eleva demasiado.

Stall significa que el ala ha excedido su ángulo crítico de ataque. Nada más y nada menos.

¿Es posible volar muy rápido más allá del ángulo crítico? Seguro. Busque la cobra de Pugaychev. O mira el cohete Saturno V. Ambos aviones están parados, pero continúan volando. Mi ejemplo anterior fue defectuoso, pero el sentimiento se mantiene. Ponga suficiente empuje detrás de una letrina de ladrillo y puede hacer que vuele. (¡Gracias newmanth!)

¿Qué hay de volar lentamente más allá de la pérdida? Eso no funcionará; más allá del ángulo crítico, desarrolla menos sustentación cuanto más aumenta el AoA. Para cualquier configuración dada de velocidad aerodinámica/ala/densidad del aire, hay un valor máximo de sustentación que no se puede exceder. Así que cuanto más despacio vueles, más descenderás.

Su ejemplo de un avión rodando a 10 nudos es excelente. El hecho de que el avión se mueva lentamente no significa que el ala esté en pérdida. Hay 10 nudos de viento relativo pasando sobre el ala, y el ángulo de ataque es cercano a 0. El ala no está en pérdida, simplemente no genera suficiente sustentación para volar.

Para reiterar, entrar en pérdida significa que el ala ha excedido su ángulo crítico de ataque . Eso es.