Como a velocidade afeta a sustentação?

A equação de elevação é $$ L = \ frac {1} {2} C_L · v ^ 2 · S · \ rho $$

onde $ S $ é área da asa, $ C_L $ coeficiente de elevação, $ \ rho $ densidade do ar e $ v $ velocidade no ar. Usando unidades de medida $ \ text {m} ^ 2 $ para $ S $, $ \ text {m} / \ text {s} $ para $ \ text {v} $e $ \ text {kg} / \ text {m} ^ 3 $ para $ \ rho $, o resultado é elevação $ \ text {N} $ (Newton).

Em relação aos perfis aerodinâmicos simétricos, eles funcionam muito bem também, e a equação dada acima é perfeitamente válida para eles. Se é verdade que a zero graus $ C_L $ é zero, eles dão sustentação zero independentemente da velocidade (zero vezes qualquer coisa é zero).

Se você tiver um aerofólio fixo em um túnel de vento, o elevador aumentará com o quadrado da velocidade do ar.

No entanto, uma aeronave real geralmente precisa de sustentação suficiente para equilibrar seu peso; assim, quando voa mais rápido, também diminui o ângulo de ataque para manter a sustentação constante.

Por outro lado, se um piloto deseja mais sustentação para fazer uma curva fechada, ele geralmente aumentará o ângulo de ataque em vez de aumentar a velocidade.

A elevação também aumenta com a densidade do ar e a área da asa (conforme resposta de xxavier), mas essas geralmente estão fora do controle do piloto!

É difícil (realmente impossível) prever o que acontece com base apenas na velocidade do ar.

Para obter um resultado significativo, você precisa usar o número de Reynolds. Normalmente, você terá um gráfico completamente separado para cada número de Reynolds testado. Em um número diferente de Reynolds, não apenas com a mudança de elevação, mas é provável que a forma básica da linha Cl / alfa mude (por exemplo, à medida que o número de Reynolds diminui, é uma rotina bastante obter uma tenda muito "mais nítida" - que é onde o gráfico mostra uma rolagem agradável e suave no elevador à medida que o AoA aumenta, em um número Reynolds mais baixo, ele pode facilmente ter apenas uma perda mínima de elevador e cair muito mais rapidamente.Por exemplo, aqui está um gráfico do Cl / AoA para um aerofólio NACA 6409:

A linha dourada está em Re = 1,000,000, a cerceta em Re = 50,000. Ambos são bastante baixos, mas pelo menos dão a idéia geral. Observe, em particular, que as curvas têm formas substancialmente diferentes. Em Re = 1M, o aumento aumenta quase linearmente com AoA, até aproximar-se do empate (nesse ponto, ele sai suavemente). Em Re = 50K, o aumento é muito menos linear, e o Cl aumenta acentuadamente logo antes do empate, depois cai como uma pedra, sem quase nenhum aviso.

Mas também observe que é tudo sobre o número de Reynolds. A baixa velocidade do ar com um acorde grande atua da mesma forma que uma velocidade do ar muito mais alta com um acorde muito menor.

Para um exemplo concreto, os perfis aerodinâmicos usados ​​nos impulsores de um motor a jato operam em altas velocidades, mas possuem cordas extremamente pequenas. Isso fornece um número Reynolds muito baixo, apesar da alta velocidade do ar. Mesmo para um jato supersônico, os impulsores costumam operar com um número Reynolds menor do que a asa principal de algo como um Piper Cub ou um Cessna 172.

Bem-vindo ao Aviation Stack Exchange James! Uma resposta simplificada seria:

A sustentação é produzida pelo fluxo de ar ao redor da asa (expressão para isso é dada na resposta de xxavier). Se você aumentar a velocidade, aumentará o fluxo de ar ao redor da asa. Dado que todo o resto permanece constante, você terá mais força. (IRL as conseqüências do aumento de velocidade e elevação são numerosas, mas estão além do escopo desta questão)

Para um aerofólio simétrico a zero AoA, o Cl seria 0 e a velocidade não teria efeito na sustentação: independentemente da velocidade, a sustentação seria zero.