¿Cómo funciona la inversión de alerones?

Según tengo entendido, la inversión de alerones puede ocurrir en dos regímenes de vuelo, alta velocidad y casi entrada en pérdida.

Cerca de pérdida, el ala está muy cerca de su ángulo crítico de ataque. Cuando el piloto ingresa, digamos, un giro a la izquierda, el alerón derecho se desviará hacia abajo. Esta desviación hacia abajo aumenta el AOA de la parte exterior del ala derecha de tal manera que la sustentación generada por esa parte exterior es menor (resistencia más alta también) que la sustentación generada en el ala opuesta.

Puede visualizar esto pensando en un ala operando en la parte trasera de la curva de sustentación.

La inversión de alerón a alta velocidad (nuevamente, según tengo entendido) puede ocurrir cuando el ala no es lo suficientemente rígida en torsión para evitar que se tuerza sobre el eje lateral de la aeronave cuando se realiza una entrada de control. Algunos aviones de combate antiguos tenían esta característica a altas velocidades.

Por ejemplo, el piloto hace una entrada de control a la izquierda. El alerón derecho se desvía hacia abajo y, en lugar de elevar el AOA general del ala, lo baja porque el alerón actúa como una aleta de compensación, torciendo el borde de ataque del ala hacia abajo.

Su pregunta es: si se calcula que la velocidad de inversión del control es más alta que la velocidad de divergencia (cuando el ala se rompe), ¿cómo puede tener lugar la inversión del control en vuelo?

La respuesta sería cuando ocurre cerca de un puesto.

La velocidad de inversión del control es mucho menor que la velocidad de divergencia . En realidad, puede ser más baja que la velocidad operativa para algunas aeronaves, razón por la cual tienen alerones/flaperones internos y/o usan spoilers (que no sufren inversión de control) para controlar el balanceo a altas velocidades.

La inversión de control (a alta velocidad; también hay inversión de control en pérdida, que es diferente) se produce porque la fuerza generada por los alerones tuerce el ala lo suficiente como para que el alerón empiece a actuar más como un compensador. Para eso, el ala tiene que flexionarse, pero no tiene que aletear en absoluto.

Los spoilers actúan más cerca de la cuerda media del ala, por lo que no la tuercen mucho y, por lo tanto, no sufren reversión. De hecho, tuercen un poco el ala, porque la sustentación previa a la pérdida actúa más hacia adelante que la sustentación posterior a la pérdida, pero esto tuerce el ala hacia adelante y, por lo tanto, reduce aún más la sustentación, por lo que todavía no hay inversión de control.

A altas velocidades, una gran desviación del alerón hacia abajo puede hacer que el flujo laminar se separe de la parte superior del ala y se vuelva turbulento. En este punto, el ala esencialmente deja de producir sustentación, mientras que la otra ala tiene una desviación del alerón hacia arriba y continúa produciendo sustentación. Esto hace rodar la aeronave en la dirección opuesta a la prevista. Experimenté esto en un aerobat C152 mientras me recuperaba de una inmersión pronunciada, hay algo de sacudidas y un balanceo lento frente a la entrada de control.

También escuché que a velocidades transsónicas, las entradas de control pueden precipitar ondas de choque en partes de la estructura del avión que pueden causar la inversión del control sin separación de flujo laminar. Pero no he experimentado esto en un C152 (todavía).

Hay otro efecto que habría sido la causa de que la cola del transbordador espacial tuviera un efecto inverso por encima de Mach 1.5, donde el frente de la cola es romo, diseñado para desviar el aire caliente durante el reingreso. Ver diagrama.