Ao usar um aerofólio com uma ponta afiada no regime subsônico, você precisa adaptar o ângulo de ataque para que o ponto de estagnação ocorre bem na borda afiada.
Em cada condição de voo, deve haver um AoA que atinja isso. AoA mais alto, e o ponto de estagnação é muito baixo. Para baixo AoA, e o ponto de estagnação é muito alto. No entanto, as condições de voo mudam frequentemente, por isso, o AoA requerido também muda dinamicamente. Como o AoA também impulsiona a sustentação e a sustentação é a prioridade na mente do piloto (ele quer continuar voando, afinal), o ponto de estagnação só irá ocasionalmente corresponder à borda de ataque.
Durante o vôo o AoA muitas vezes não conseguirá corresponder ao ponto de estagnação , digamos que com o AoA muito alto, a separação ocorreria abaixo da borda principal (nos "intrados"). Esta é a única boa ilustração que pude encontrar:
O ponto de estagnação está na ponta da única linha cinza que pára na placa preta. Basicamente, todo o fluxo de entrada entre esses pontos e o ponto de estagnação (infelizmente, nenhuma linha mostra isso na figura) seguirá essa trajetória:
- Entrada em alta velocidade no aerofólio, abaixo da borda de ataque, indo em direção ao ponto de estagnação, mas apontando apenas um pouco mais para cima.
- O ponto de estagnação é o ponto de maior pressão, então o fluxo de entrada desacelera
- Chega um ponto em que a desaceleração é suficiente para realmente inverter o fluxo que agora dispara ao longo da superfície em direção à borda de ataque, agora impulsionado pela pressão do ponto de estagnação
- Chegar na borda de ataque abaixo do fluxo precisa fazer um retorno em volta da borda de ataque para continuar seguindo a forma da asa e fluir em direção aos "extrados" e continuar com sua vida.
Aí reside o problema: quando finalmente chega na borda de ataque, o ar tem velocidade diferente de zero (a velocidade zero ocorre apenas no ponto de estagnação, da qual há apenas uma), mas deve ser invertida instantaneamente. A física diz nope , e você obtém um grande vortex de ponta para suavizar o movimento. Infelizmente, isso também é chamado de bolha de separação de fluxo, que pode se tornar uma barreira.
Isto é:
- ruim para desempenho (arrastar)
- ruim para segurança (estacionável)
- ruim para conforto (vibração dos redemoinhos)
- ruim para estrutura (fadiga de vibração)
Por que isso acontece apenas em vôos subsônicos?
Em velocidades supersônicas, as informações não podem retornar ao fluxo usando o mesmo truque de gradiente de pressão, uma vez que o ar está nos intrados / extrados, ele permanece lá e não pode voltar para o outro lado. Portanto, nenhuma 'adaptação' é possível, independentemente do AoA.
Por que usar borda de ataque arredondada para corrigir isso no subsônico?
Com uma borda arredondada, a curva em U não é tão nítida, é na verdade gerenciável para o ar. Isso significa que nem sempre haverá separação de fluxo, então você está seguro. Quanto mais redonda, mais fácil a faixa de AoA fica "adaptada". Este gif animado mostra muito bem como o ponto de estagnação pode se mover ao redor da ponta arredondada, evitando assim a separação:
Fonte: UNIVERSIDADE DE GENOA FACULDADE DE ENGENHARIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AMBIENTAL FLUXO DE PLANO IRROTÉCNICO DE UM FLUIDO INVISÍVEL
TL; DR É possível voar subsônico com borda de ataque nítida, mas com menos segurança e menor desempenho. A chave é a adaptação AoA.