¿Siempre hay una pérdida si excede un ángulo de ataque específico?

¿Siempre hay una pérdida si excede un ángulo de ataque específico?

Sí, la pérdida depende solo del ángulo de ataque. Sin embargo

¿Significa esto que, independientemente de la velocidad a la que vuele (es decir, 500 nudos), entraría en pérdida si sube en un ángulo de más de 16°?

no _ El ángulo de ascenso y el ángulo de ataque son cosas completamente diferentes.

Esta imagen de How It Flies muestra los cuatro ángulos diferentes involucrados. El cabeceo es el ángulo entre el piso de la aeronave y la horizontal, la incidencia del ala es el ángulo entre el piso de la aeronave y el ala¹, el ángulo de ascenso es el ángulo entre la dirección de vuelo (también conocido como "trayectoria de vuelo" o "viento relativo") y la horizontal y, finalmente, el ángulo de ataque es el ángulo entre la dirección del vuelo y el ala.

La imagen muestra que ángulo de ataque + ángulo de ascenso = cabeceo + incidencia del ala.

Hasta entrar en pérdida, la sustentación depende aproximadamente linealmente del ángulo de ataque y el cuadrado de la velocidad (y de la densidad del aire). En vuelo recto, las fuerzas en la aeronave deben estar equilibradas, por lo que el ángulo de ataque será tal que lo estén. Si aumenta el cabeceo, el ángulo de ataque aumentará, lo que provocará una fuerza desequilibrada, lo que provocará una aceleración hacia arriba y aumentará el ángulo de ascenso a expensas del ángulo de ataque nuevamente.

Así que si vas en una subida de más de 16°, el ángulo de ataque no diferirá significativamente del que es cuando vuelas nivelado a la misma velocidad.

Me pregunto, ya que, si vuelas en el simulador de vuelo de Microsoft con un jet grande, puedes tener un ángulo de ataque de 30° y más, y no entrar en pérdida hasta que alcances la velocidad de pérdida.

No, no puedes. Usted, sin embargo, puede subir a 30° o más, por un tiempo antes de quedarse sin velocidad. Que a baja altura es en realidad bastante largo; los motores a reacción están diseñados para tener suficiente potencia a grandes altitudes donde el aire es mucho más delgado y para permitir el despegue cuando un motor falla al final de la carrera de despegue. Por lo tanto, bajo, con todos los motores funcionando a plena potencia, tiene bastante empuje adicional disponible.

También tenga en cuenta que la entrada en pérdida no significa la pérdida de toda sustentación. Solo pierdes una parte. Una parte importante, pero no toda. Los aviones detenidos aún se pueden controlar (aunque el efecto de los alerones se invierte) y algunos aviones (aunque serían cazas, no aviones de pasajeros como el 747) pueden incluso tener suficiente sustentación y empuje para mantener la altitud cuando están detenidos.

¹ Específicamente, la línea de sustentación cero del ala. Esto coincide con la cuerda de las alas simétricas, pero las alas combadas la tienen inclinada hacia arriba.

Respuesta corta: no.

Respuesta larga: el ángulo de ataque de pérdida varía con la velocidad, la altitud, el número de Mach y la tasa de aumento del ángulo de ataque, como se explica aquí y aquí . Dado que la pendiente de la curva de sustentación de un ala no cambia con la tasa de cabeceo, una tasa de cabeceo alta aumentará el AoA de pérdida hasta en un 50%.

Los efectos de la velocidad y la altitud se expresan en el número de Reynolds, y esto también aumentará el AoA varios grados cuando se incremente, digamos, de 200 000 a 5 000 000. La influencia del número de Mach realmente se manifestará por encima de Mach 0,5, pero si el radio del borde de ataque es pequeño, ya puede marcar una diferencia de varios grados entre condiciones incompresibles y Mach 0,3. La entrada en pérdida a números de Mach más altos es más compleja, porque antes de que caiga la sustentación, el ala experimentará un aumento de las sacudidas, lo que por sí solo limitará el AoA operativo.

A continuación, el ángulo de cabeceo y el ángulo de ataque no son lo mismo, pero difieren en el ángulo de la trayectoria de vuelo y el ángulo de ataque del viento, que es distinto de cero si vuela en una corriente ascendente o descendente. Esto se discute en detalle aquí .

Si su motor o la velocidad del aire lo permiten, puede volar una vuelta completa sin detener el avión.

Para una configuración de ala determinada, por ejemplo, aleta delantera/trasera, barrido, etc., la pérdida se producirá en el mismo AoA en un flujo incompresible (baja velocidad, vuelo de baja altitud); eso es suponiendo que pueda definir claramente la pérdida ya que algunos aviones de combate no tienen una ruptura de sustentación clásica repentina, más bien su pérdida podría definirse por un rápido aumento de la resistencia, controlabilidad, problemas de manejo.

Para flujo comprimible, es decir, vuelo a un número de Mach alto, el AoA de pérdida se reducirá: El AoA de pérdida a 300 KCAS/nivel del mar es mayor que el AoA de pérdida a 30 000 pies/300 KCAS.

Dos efectos en juego aquí... Compresibilidad y Viscosidad. El efecto de compresibilidad es el predominante.

Viscosidad (número de Reynolds). Para un diseño y configuración de ala dados, a medida que se sube de altitud, la densidad del aire disminuye, mientras que la viscosidad aumenta con una temperatura más baja. Esto tiene un pequeño efecto sobre el número de Reynolds.

Compresibilidad: la energía perdida al comprimir el aire es significativa a mayor mach, por lo que se ve un AoA más bajo para una pérdida definida dada.

Por cierto, el inicio de la sacudida no siempre es un atributo definitorio de la pérdida, ya que algunos aviones de combate experimentarán sacudidas con un AoA muy bajo, por ejemplo, 6-7 grados, mucho antes de la pérdida definida.