Antes de tudo, observe que o diagrama vinculado na pergunta está incorreto. As equações podem estar corretas, mas as forças são desenhadas na proporção errada - a elevação é erroneamente mostrada como maior que o peso, quando deveria ser menor que o peso. O impulso também parece ser quase igual ao arrasto, quando deve ser nitidamente maior que o arrasto. Somente quando o levantamento é menor que o peso e o impulso é maior que o arrasto, podemos construir um triângulo vetorial fechado - o que significa que a força líquida é zero - do peso, do levantamento e (impulso menos arrasto). Para saber mais, consulte esta resposta para uma pergunta relacionada Levanta peso igual em uma subida? . (Se você quiser ver um diagrama semelhante de uma fonte externa, consulte o incluído nesta resposta a uma pergunta relacionada É necessário excesso de sustentação ou excesso de energia para uma subida? )
Assim como a NASA também atrapalha as proporções neste diagrama para planar vôo-- https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/glidvec.html - novamente, o levantamento é mostrado como sendo maior que o peso, quando deveria ser menor que o peso, para que possamos construir um triângulo vetorial fechado a partir do peso, do levantamento e do arrasto. Para saber mais, consulte esta resposta para uma pergunta relacionada O que produz Thrust ao longo da linha de vôo em um planador?
Agora, quanto às suas perguntas - para uma primeira aproximação, podemos pensar em nossas entradas de controle de afinação - na posição em que estamos colocando o manche ou manche, na direção para a frente e para trás - como o ângulo de Ataca, não lança atitude no espaço. A atitude de inclinação no espaço é influenciada pelo ângulo de subida, que é influenciado pelo ajuste de potência. Agora, existem todos os tipos de inter-relações que complicam as coisas - por exemplo, em um avião de asa alta com abas para baixo, a adição de energia pode produzir uma forte lavagem na cauda, o que tende a levar a um aumento no ângulo de ataque . Mas, para uma primeira aproximação, podemos pensar em nossas entradas de controle de pitch como governando o ângulo de ataque. Há um pequeno atraso entre uma mudança na entrada do controle de pitch e uma mudança no ângulo de ataque, devido à inércia rotacional da aeronave no eixo do pitch.
Se eu lhe disser que aumentei a atitude de inclinação da aeronave em graus 10, mas não conte o que fiz com o controle do elevador para que isso aconteça, nem lhe digo se adicionei energia ou não, então você não tem como adivinhar se eu mantive o ângulo de ataque constante e comecei a subir devido ao aumento da potência ou gerenciei a força necessária para manter a altitude constante durante a transição para um ângulo de ataque mais alto e mais baixo velocidade no ar ou qualquer outra variedade de possibilidades - eu poderia até ter colocado o manche ou jugo para frente para diminuir o ângulo de ataque e ainda ter acrescentado energia suficiente para que a aeronave transitasse para uma trajetória de vôo de escalada, resultando em um aumento na atitude do arremesso. Por exemplo, quando uma aeronave de caça a jato está subindo verticalmente apenas com impulso bruto, o controle está provavelmente à frente da posição em que estaria durante o vôo horizontal na mesma velocidade. Certamente o ângulo de ataque é mais baixo na subida vertical, do que no vôo horizontal na mesma velocidade!
Do ponto de vista do que realmente está acontecendo fisicamente com a aeronave, a maioria dos currículos de treinamento de voo enfatiza demais a idéia de que o piloto está controlando diretamente a atitude de inclinação da aeronave. O que ele realmente está fazendo é controlar o ângulo de ataque e a configuração de potência. No entanto, a maneira antiga de ver as coisas funciona bem o suficiente na prática real (por exemplo, pilotar uma ladeira de ILS referindo-se a um indicador de atitude em vez de um medidor de ângulo de ataque como o principal guia para o controle de pitch) e é mais simples pensar sobre .
Um ponto importante é que nossas operações de vôo são geralmente conduzidas no "lado frontal da curva de potência", onde, para uma determinada configuração de potência, um aumento no ângulo de ataque geralmente resulta em uma taxa de subida aumentada e um ângulo de subida aumentado. Portanto, o movimento do garfo ou da vara à ré resulta em um aumento do ângulo de ataque E um aumento no ângulo de subida (ou um ângulo de deslizamento diminuído) E uma atitude de inclinação aumentada. No "verso da curva de potência", como logo acima da velocidade de estol, um aumento no ângulo de ataque geralmente leva a um ângulo de subida diminuído ou a um aumento do ângulo de afundamento, e a aeronave terminará mais abaixo do nariz atitude de arremesso, de modo que a ideia de que estamos de alguma forma controlando diretamente a atitude de arremesso com o garfo ou vara de controle não funciona mais muito bem.
Sua pergunta indica um desejo de entender melhor algumas das relações físicas em jogo. A elevação é proporcional a (coeficiente de elevação * velocidade do ar ao quadrado). O coeficiente de elevação é determinado pelo ângulo de ataque, com ângulos de ataque mais altos criando coeficientes de elevação mais altos. Conforme mostrado nos diagramas vetoriais anexados aos dois links fornecidos no início desta resposta, para ângulos de subida ou mergulho rasos a moderados, a elevação é quase igual ao peso. Na verdade, a sustentação é um pouco menor que o peso, a menos que a trajetória de vôo seja exatamente horizontal, mas para ângulos de subida ou mergulho rasos a moderados, a diferença é pequena. Como o peso permanece constante, podemos concluir que, para ângulos de subida ou mergulho rasos a moderados - sem outras acelerações (a velocidade do ar permanece constante ou muda apenas lentamente, e a trajetória do vôo não está se curvando para cima ou para baixo, e o as asas não são dobradas, de modo que a trajetória do voo não se curva para descrever uma curva), o elevador também permanece quase constante. Isso significa que, para ângulos de subida ou mergulho rasos a moderados, a velocidade do ar acaba sendo um bom guia para o ângulo de ataque - para manter a sustentação quase constante, se a velocidade do ar for baixa, o coeficiente de elevação e o ângulo de ataque devem seja alto. Portanto, o indicador de velocidade no ar é essencialmente um medidor de ângulo de ataque. Em ângulos de subida muito íngremes, onde o levantamento é um pouco menor que o peso, as coisas ficam mais complicadas - se a aeronave está subindo em linha reta, o levantamento deve ser zero, então o coeficiente de elevação deve ser zero e o ângulo de ataque deve ser quase zero (na verdade, deve ser ligeiramente negativo, a menos que o perfil aerodinâmico seja completamente simétrico), independentemente do indicador de velocidade no ar.
Na prática real da aviação geral, comercial, etc., uma subida rasa a moderadamente íngreme é NORMALMENTE realizada um maior ângulo de ataque e coeficiente de elevação - e, portanto, uma velocidade no ar menor - do que a utilizada em alta velocidade. vôo de cruzeiro. Dessa forma, é mais eficiente e também oferece o melhor desempenho de subida de uma quantidade limitada e limitada de empuxo disponível. Por quê? Como um coeficiente de elevação alto também se correlaciona com uma alta proporção de (coeficiente de elevação para coeficiente de arrasto), o que significa uma alta taxa de elevação para arrastar. Para ângulos de subida rasos a moderados, quanto maior a relação L / D que podemos alcançar, mais íngreme podemos subir para uma determinada quantidade de empuxo. Isso é explorado em mais detalhes no primeiro link fornecido nesta resposta. Para analisar a taxa de subida em vez de o ângulo de subida, teríamos que olhar para um gráfico de (potência disponível menos energia necessária) em várias velocidades do ar ou em vários ângulos de ataque, mas chegamos a uma conclusão semelhante: - nosso melhor desempenho de subida será alcançado em um ângulo de ataque bem acima do que usaremos em voos de cruzeiro de alta velocidade.
O diagrama da pergunta original não aborda de maneira alguma a relação entre velocidade do ar, ângulo de ataque, coeficiente de sustentação, magnitude do vetor de sustentação e razão L / D; portanto, não nos ajuda a entender por que uma subidas rasas a moderadamente íngremes são normalmente realizadas em um ângulo de ataque mais alto do que o utilizado em voos de cruzeiro de alta velocidade.
Sua pergunta incluiu a afirmação "se eu levantar o avião, mas também aumentar a potência e for capaz de manter a mesma velocidade, então o AoA não mudou, embora possa ter variado na transição entre uma situação e outra. . " Para ângulos de subida rasos a moderados, sua afirmação é verdadeira para todos os fins práticos, mas não é EXATAMENTE verdade. Se quisermos ser muito precisos, podemos notar que, como a sustentação é ligeiramente reduzida na subida, se a velocidade do ar permaneceu constante, o ângulo de ataque deve ter sido ligeiramente reduzido, e se o ângulo de ataque permaneceu exatamente, a velocidade do ar deve ter sido ligeiramente reduzido. Essa mesma ideia surgiu nessas duas respostas relacionadas a perguntas relacionadas, embora nesses casos o vetor de elevação tenha sido reduzido porque a aeronave estava em descida e não em subida - Potência 'gravitacional' vs. potência do motor e Descendo em uma determinada inclinação de deslizamento (por exemplo, ILS) em uma determinada velocidade - é o tamanho do vetor de elevação diferente no vento contra o vento na cauda?
Por favor, explique em referência a essas forças (na foto)