Domanda:
In che modo lo stallo dipende dall'angolo di attacco ma non dalla velocità?
Peter
2014-03-31 05:07:41 UTC
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Tutti dicono che l'angolo di attacco è ciò che determina uno stallo, non la velocità. Capisco la teoria e capisco che è la separazione del flusso d'aria che conta per lo stallo.

Tuttavia, non capisco in senso pratico. Diciamo che sei su una Citabria che va a 100 nodi. Se tiri su estremamente velocemente, puoi ottenere un angolo di attacco elevato, oltre quello che ti serve per fermarti a 60 nodi, ma non lo faresti immediatamente. Se rimanessi a quell'angolo di attacco, rallenteresti rapidamente e poi ti fermeresti. Ma se ho ragione sul fatto che non ti fermeresti subito, allora sembra che l'angolo di incidenza non sia l'unica cosa che conta.

Cosa mi manca? Cosa c'è di sbagliato nella mia argomentazione?

Se solo l'angolo di attacco fosse stato ciò che determinava lo stallo, non credo che il programma Apollo avrebbe avuto un successo particolare :)
@Speldosa AoA _è_ l'unica cosa che determina uno stallo. Anche se non sono sicuro di come questo si riferisca al programma Apollo.
L'angolo di inclinazione di @Speldosa: non è lo stesso dell'angolo di attacco, non credo.
Questa sarebbe una bellissima domanda a cui rispondere con una gif animata.
@Speldosa: Stall non rimuove tutta la portanza. Parte del sollevamento è causato da una pressione ridotta sulla superficie superiore e in parte da una maggiore pressione sotto la superficie inferiore. E solo la prima parte va via stallo. Poiché il rientro è ipersonico, Apollo non ha avuto bisogno di alcun ascensore pre-stallo. La superficie superiore non era comunque adatta a generarla.
Perché Apollo aveva bisogno di un passaggio, esattamente?
per manovrare la capsula su / giù nel corridoio di rientro e per regolare il punto di atterraggio desiderato. Capsule aveva semplicemente un offset CP vs CG producendo una piccola quantità di lift (negativo). Non ho idea di come questo sia correlato alla domanda del PO ...
@BretCopeland: Credo che tu intenda "L'unica cosa * alla velocità subsonica della Citabria *" perché il [numero di Mach critico] (https://en.wikipedia.org/wiki/Critical_Mach_number) gioca anche un ruolo nello stallo, unicamente determinato dalla velocità di Mach. Ho pubblicato [una risposta] (http://aviation.stackexchange.com/questions/2903/how-does-stall-depend-on-angle-of-attack-but-not-speed/34110#34110) per spiegare
Otto risposte:
#1
+44
fluffysheap
2014-03-31 06:15:08 UTC
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Credo che tu stia confondendo l'angolo di attacco alare con il beccheggio dell'aereo. Gli aeromobili che si muovono a una velocità lenta, vicina allo stallo, nonostante puntino il muso verso l'alto, viaggeranno comunque più o meno orizzontalmente. Il loro strumento VSI leggerà vicino allo zero. Considerando che, se prendi un aereo che si muove rapidamente e alzi il muso alla stessa angolazione, il velivolo, ovviamente, salirà rapidamente.

Perché è importante? L'angolo di attacco è definito in base al movimento dell'ala attraverso il vento relativo. L'orientamento dell'ala rispetto al suolo non è in alcun modo coinvolto nella definizione. Quando l'aereo nel suo insieme sta salendo, il vento relativo sta scendendo dall'alto. Di conseguenza l'angolo di attacco è ridotto, rispetto a quello che sarebbe se l'aereo non stesse salendo.

Solo per mostrare alcuni numeri veloci, supponiamo di aver preso un aereo che si muove a 100 nodi in aria ferma e sollevato il muso in modo da salire a 3000 FPM (la maggior parte degli aerei perderà velocità in questo modo, ma la matematica è valida fino a quando l'aereo non rallenta). $ 1 nodo \ approx100FPM $, quindi ora avrai un vettore verso l'alto di 30 nodi. La tua velocità di 100 kt si sta muovendo in un angolo. Un po 'di trigonometria:

$$ \ sin (x) = \ frac {30} {100} $$$$ x = 17.46 ° $$

Quindi, il tuo angolo di attacco è di 17,46 gradi più lontano dallo stallo quando si sale a 3000 FPM di quanto sarebbe se il tuo aereo avesse lo stesso passo ma fosse in volo livellato.

Tuttavia, pochi aerei hanno la potenza del motore per sostenere una salita a questa velocità . L'aereo diminuirà la velocità e, man mano che la velocità diminuisce, l'aereo rallenterà, la velocità di salita diminuirà, la velocità dell'aereo diventerà più vicina all'orizzontale e, alla fine, l'aereo si fermerà se il passo viene mantenuto costante. / p>

Quando dici "l'angolo di attacco è di 17,46 gradi più lontano dallo stallo" penso che sia un po 'confuso. Potresti chiarire che quell'aereo è ora inclinato verso l'alto di 17,46 gradi, ma l'angolo di attacco non aumenta di molto. In effetti, l'AOA diminuirebbe, giusto?
risposta super utile, grazie mille! ha chiarito la mia comprensione e ha un senso.
Sono d'accordo con @fooot, la tua stessa spiegazione sembra confondere AoA e intonare nel quarto paragrafo. Penso che quello che stai cercando di dire è che il beccheggio è aumentato, ma l'angolo di attacco no, e quindi è aumentato anche l'angolo di beccheggio che può essere ottenuto senza stallo. Dovresti anche sottolineare che, nel tuo esempio, tutta la forza di salita è generata da una maggiore spinta, mentre la maggior parte degli aerei sale usando una combinazione di spinta e portanza, e la portanza aggiuntiva richiede un angolo di attacco più alto o sono i due modi per generare più portanza).
Sfortunatamente, il mio primo commento è stato alterato. Quello che volevo dire era questo: la spiegazione è giusta ma è possibile che possa essere formulata in modo diverso. Volevo confrontare lo scenario di salita con lo scenario di volo lento livellato mostrando che, per un dato tiro, l'AoA si riduce in una salita.
Infine, la portanza non viene effettivamente aumentata in salita. Aumenta solo momentaneamente, per entrare in salita, ma in salita sostenuta è lo stesso. Se salite senza cambiare velocità, l'unico effetto che cambia il vostro AOA sarà la leggera influenza del vettore di portanza non più puntato verso l'alto, ma leggermente angolato a poppa; ma anche parte del vettore di spinta sarà rivolto verso l'alto, quindi l'entità (o anche la direzione!) di questo cambiamento dipenderà dall'aereo esatto e dai parametri della salita. Un modo pratico per pensarci: velocità relativa * AoA = G-force.
Non sono in disaccordo con te. Stavo solo facendo notare che, nel tuo esempio, il motivo per cui l'aereo sale è a causa della spinta verso il basso. Se usassi una portanza maggiore per salire (come la maggior parte dei piccoli aerei), allora richiederebbe un angolo di attacco maggiore. Ho solo pensato che potesse creare confusione se qualcuno lo leggesse e non capisse cosa stava permettendo all'aereo di salire.
In cima a una salita verticale non c'è stallo perché la velocità è zero. Non puoi bloccare un aereo quando la velocità è zero. Vedi qualsiasi diagramma V / G.
#2
+12
Jungroth
2014-03-31 05:43:22 UTC
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È buffo che parli di una Citabria, perché in realtà ho fatto esattamente quello di cui parli in esattamente quell'aereo. Non che sia davvero importante, perché questo si applica a qualsiasi aereo.

Nella tua domanda, hai detto che capisci che l'angolo di attacco è ciò che causa lo stallo. Ma non sono sicuro che tu capisca che data la stessa ala, è sempre la stessa angolazione. Lo dico per questo motivo:

puoi ottenere un angolo di attacco elevato, oltre quello che ti serve per fermarti a 60 nodi,

Il l'angolo di attacco necessario per lo stallo rimane lo stesso, indipendentemente dalla velocità. Forse le cose sono diverse nel regno supersonico, ma questo è abbastanza buono per Citabrias.

Hai ragione che se stavi viaggiando a 100 nodi e improvvisamente tirassi indietro la leva, rallenteresti prima di fermarti. Ma non è questo che causa lo stallo. Lo stallo è causato da un angolo di attacco elevato, ed è causato dalla posizione dell'elevatore.

La posizione dello stick è il miglior predittore di quando un aereo stallo e nessuno ne parla molto. Posso anche dire che il tuo esempio non è accurato al 100%, perché in realtà l'ho fatto. Se navighi a 100 nodi, quindi sbatti indietro il bastone più forte che puoi, ti fermerai con una minima perdita di velocità in anticipo. E se lo desideri, potresti avere una velocità di ingresso superiore a 100 nodi e uno stallo a 100 nodi. Alla fine, si verificano problemi strutturali causati dall'eccessivo carico G.

Lo stallo non è solo causato dall'angolo di attacco, è sempre causato dallo stesso angolo di attacco. Spero che questo risponda alla tua domanda.

Bene, per l'esempio la risposta corretta è la parte in cui dici "Se navighi a 100 nodi, poi sbatti indietro il bastone più forte che puoi, ti fermerai con una minima perdita di velocità in anticipo.".
Se prendo i 60 nodi nella domanda, il carico di stallo a 100 nodi sarebbe di appena 2,67G. Ma la ricerca su Internet mi dà solo 44 nodi e questo mi dà 5.17G a 100 nodi, o solo un po 'oltre il limite strutturale. Probabilmente farai sanguinare i 2 nodi per entrare nel limite in entrata alla manovra.
Sì, i 44kts per Vs sono corretti. È anche importante ricordare che cambia drasticamente con il peso. E il Citabria 7ECA ha almeno due pesi lordi, a seconda dei montanti delle ali.
Considera la manovra dello zoom. In qualsiasi punto dello zoom (più facile poiché l'aereo rallenta), il semplice centraggio della levetta bloccherà l'aereo.
Questa risposta dovrebbe avere molti più voti positivi e avrebbe dovuto essere contrassegnata come risposta, a meno che l'OP non sapesse effettivamente cosa stava chiedendo.
#3
+10
Peter Kämpf
2014-04-29 01:16:08 UTC
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L'angolo di attacco (AoA) dello stallo non è fisso, ma aumenta con la velocità di beccheggio e, in misura minore, con il numero di Reynolds.

Quando un'ala va in stallo, lo strato limite nella parte posteriore parte di un'ala si ferma e persino inverte la sua direzione del flusso, causando la separazione. Per il flusso d'aria esterno, sembra che l'ala sia diventata più spessa e abbia un AoA più piccolo di prima, senza separazione. Ciò causa la perdita di portanza di un'ala in stallo. La "storia" dello strato limite locale influenza questo: se ha visto un'elevata accelerazione intorno alla punta del profilo alare, deve eseguire una decelerazione ripida sul resto dell'ala. L'attrito ha già ridotto l'energia di questo strato limite e la forte decelerazione termina con una separazione più a valle.

Se lo stallo AoA viene avvicinato rapidamente, lo strato limite sull'ala posteriore ha ancora le caratteristiche che vanno con il basso AoA che prevaleva quando quel pezzo d'aria scorreva intorno al naso dell'ala. Pertanto, ha più energia rimasta ed è meno incline alla separazione. L'effetto è un aumento dell'AoA di stallo con la velocità di beccheggio, al punto in cui la portanza totale dell'ala è del 50% superiore a quella dell'AoA stazionaria alla stessa velocità. Ovviamente si tratta di uno stallo dinamico con un fattore di carico molto più alto di 1. Per maggiori dettagli, vi rimando a NACA TN 2525 del 1951. Nessun prezzo per indovinare quale aeroplano è stato utilizzato.

D'altro canto, la portanza scende molto più che in uno stallo statico (= velocità di beccheggio lento). Un comportamento docile allo stallo può ora diventare brusco! Un'altra conseguenza di questo superamento della portanza è la possibilità di un ciclo di isteresi, specialmente in elicotteri, eliche e pale di turbine dove sono possibili forti e cicliche variazioni dell'AoA. Questo è chiamato flutter da sollevamento e provoca forti sollecitazioni meccaniche e vibrazioni. Vedi Sighard Hörner "Fluid Dynamic Lift", pagina 4-24 e 25 per ulteriori informazioni.

L'effetto del numero di Reynolds è meno pronunciato, ma dà comunque un aumento dello stallo c $ _ {l max} $ del 15-25% tra $ Re = 10 ^ 6 $ e $ Re = 5 \ cdot 10 ^ 6 $ . I dettagli dipendono dal particolare profilo alare. Abbott-Doenhoff o il catalogo Wortmann hanno molti dati al riguardo.

Tieni presente che l'uso di ⋅ (`\ cdot`) per implicare la moltiplicazione può creare confusione per molte persone, poiché sembra identico a un punto decimale. "\ times" è probabilmente una scommessa migliore. Vedi anche questo, che conferma l'ambiguità: [Quando dovrebbe essere usato \ cdot per indicare la moltiplicazione?] (Http://tex.stackexchange.com/q/40794)
+1 per il discorso sull'influenza della frequenza del tono. C'è qualche relazione tra la frequenza del tono e la velocità in cui questo effetto diventa evidente?
@Radu094: Sì, la velocità del passo deve aumentare linearmente con la velocità dell'aria per mantenere costante l'effetto. NACA TN 2525 fornisce il parametro $ \ frac {c} {v} \ cdot \ frac {d \ alpha} {dt} $ per calcolare il coefficiente di portanza massimo (c = corda alare). Sono stati testati i valori di quel parametro fino a 0,66 e il coefficiente di portanza massimo è aumentato linearmente sull'intero intervallo. Per il caso stazionario il parametro era generalmente inferiore a 0,05.
Peter, non c'è bisogno di essere così infuriato. Ovviamente ho letto il link; ci sono risposte, ma ci sono anche 2 o 3 commenti / paragrafi nelle risposte su come sia ambiguo. Ti avrei invece inviato un ping in chat, ma non l'hai visitato. Questa era più una raccomandazione educata, non io che cercavo di imporvi qualcosa. Stavo semplicemente cercando di aiutarti a migliorare la chiarezza.
#4
+8
Jan Hudec
2014-03-31 12:12:13 UTC
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Ma se ho ragione, non ti fermeresti subito

Ti fermerai subito . Tuttavia, non beccheggi immediatamente.

Immediatamente quando superi i 2,67 G 1 , l'aereo inizierà a sbattere e si contrarrà come se stesse tirando più sul giogo non provoca più un aumento della portanza e la velocità e l'accelerazione del beccheggio smetteranno di aumentare. Ma il tono non smetterà di aumentare. Le ali stanno ancora generando un po ' portanza, appena meno di prima dello stallo. Quindi continuerai a salire fino a esaurire l'energia cinetica (che sarai più veloce del solito perché la resistenza aumenta nello stallo) e decelererai al di sotto della velocità alla quale le ali bloccate non possono produrre abbastanza portanza per bilanciare il peso. A quel punto la tua velocità sarà ancora superiore ai 60 nodi, perché a 60 nodi le ali possono bilanciare il peso quando non sono in stallo, ma in questo caso sono già bloccate.

1 sup> Fare una crociera di 100 nodi e vs di 60 nodi. La ricerca su Internet mi dà solo 44 nodi per vs e ciò significherebbe 5.17G per stallo a 100 nodi mentre il limite certificato è 5G, quindi non dovresti farlo a 100 nodi, solo fino a 98.

La nota a piè di pagina e il "senso pratico" della domanda originale mi ricordano la "velocità di penetrazione del tempo": una certa velocità alla quale l'aereo si fermerà prima di raggiungere i suoi limiti strutturali, qualora fosse colpito da carichi d'aria eccessivi.
Sì sì sì. Stallo non significa cadere. Significa solo che l'ala sta convertendo la velocità relativa a sollevarsi in modo inefficiente. Non dice nulla sulla traiettoria dell'intera cellula o anche sul suo orientamento.
#5
+7
OneChillDude
2014-03-31 22:04:35 UTC
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Immagina di lanciare un aereo con la parte inferiore delle ali rivolta in avanti a 500 nodi. L'aereo sta andando molto veloce, ma stai certo che è fermo. Potrebbe riprendersi molto, molto facilmente perché ha così tanta energia cinetica e c'è un'enorme quantità di flusso d'aria, ma non produce portanza come dovrebbe.

Ebbene, il recupero in questa situazione potrebbe essere un po 'complicato dalla disintegrazione della cellula. :)
Questa è una manovra acrobatica standard per aeromodelli radiocomandati, chiamata The Wall. Senza cambiare altitudine, alzati finché il naso non punta verso l'alto. (Quindi salire verticalmente per riguadagnare velocità e autorità di controllo.)
#6
+4
Greg Taylor
2015-11-27 04:48:46 UTC
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Per capirlo, mi piace pensare a un jet con postbruciatore puntato quasi verticale. Non è in stallo, l'angolo di attacco è vicino a 0, perché il vento relativo sta andando quasi dritto a causa di tutta la spinta. Ma "verso il basso" procede ancora senza intoppi attraverso le ali, senza stallo.

Allo stesso modo, un Cessna 172 che va a 10 nodi di velocità al suolo, inclinato all'altezza dell'orizzonte, diminuirà molto più velocemente dei 10 nodi di velocità al suolo, quindi il vento relativo colpisce la parte inferiore dell'ala . Solo un altro modo per descrivere un alto angolo di attacco.

Questo può avere senso solo nella mia testa, ma per me funziona.

#7
+3
MikeY
2019-04-01 01:42:22 UTC
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È un peccato che più aeromobili non abbiano indicatori AOA. Negli aerei della Marina, in particolare nei velivoli da trasporto, è un riferimento primario di importanza critica.

Ero un istruttore di volo nella Marina e insegnavo il programma di volo fuori controllo. Letteralmente un centinaio di ore di "volo" di un aereo in stallo. Sebbene il comportamento durante la generazione di frequenze di lancio molto elevate, in modo da "soffiare" attraverso l'AOA di stallo, potrebbe essere strano, in generale, tutti i comportamenti associati allo stallo (sbattimento, perdita di portanza) si verificano esattamente allo stesso AOA. Lo dimostreremmo a velocità comprese tra 250 nodi (trazione 6G) e 50 nodi (salita verticale). Lo controllavamo oltre lo stallo, perdendo 15.000 piedi mentre dimostravamo quale controllo avevi sull'aereo dopo lo stallo. Dimostrare di far volare l'aereo in verticale ben al di sotto di quella che sarebbe la velocità di stallo per rettilineo e livello, ma l'aereo stava ancora volando poiché il carico G era zero. Lo bloccheremo a testa in giù all'inizio di un loop.

Sempre lo stesso AOA.

#8
+2
Chris Hood
2014-03-31 13:59:48 UTC
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Non si andrebbe necessariamente in stallo se si applicasse un elevatore brusco, diciamo, a 100 nodi a causa dell'inerzia sufficiente per garantire che il flusso d'aria relativo alla linea della corda (AoA) non superasse, infatti, l'angolo critico.



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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