Qual é a razão de ter um ângulo de incidência em um avião?

Estritamente falando, não há necessidade de definir um ângulo de incidência específico - a asa decidirá por si mesma, dependendo das condições (velocidade, peso, altitude, etc.). O que estamos decidindo é o ângulo de montagem, que é definido por várias razões e não é variável durante o vôo (exceto em alguns casos raros), incluindo:

• Principalmente isso é definido de modo que a fuselagem seja (quase) horizontal durante o cruzeiro. Isto é especialmente importante para os aviões de passageiros - o DC-10, especialmente voou com uma atitude pronunciada no nariz, exigindo que a tripulação de cabine subisse a montanha.

• Definir a asa em uma incidência ajuda a melhorar a visibilidade - isso é importante especialmente para aeronaves de transporte, onde o piloto requer boa visibilidade e também maior ângulo de ataque (para manter baixa a velocidade de aproximação). / p>

• Definir a asa em um ângulo ajuda a manter o arrasto baixo para o levantamento determinado. Ter as asas em um ângulo e a fuselagem horizontal significa que o arrasto é minimizado, enquanto a asa tem o ângulo de ataque necessário.

Embora o ângulo de incidência seja geralmente fixo, pode variar em resposta a requisitos específicos. Um bom exemplo é o Vought F-8 Crusader , que permitiu que as asas fossem giradas 7 ° para fora da fuselagem na decolagem e pouso, resultando em um alto ângulo de ataque - reduzindo a velocidade de aproximação e decolagem - mantendo o nível da fuselagem e dando ao piloto um bom campo de visão para a frente.

F-8 Crusader com a asa girada durante o pouso. Por USN - US DefenseImagery foto VIRIN: DN-SC-88-06695, domínio público, Link

Outro exemplo é o Martin XB-51 que teve uma asa de incidência variável para reduzir a corrida de decolagem. / p>     

A asa irá escolher o ângulo de ataque que é apropriado para a velocidade dada, densidade do ar e o levantamento necessário. Se for muito alto, a aeronave acelerará para cima, o que reduzirá o ângulo de ataque e vice-versa. O ângulo de incidência da asa definirá então o ângulo no qual a fuselagem fica durante o vôo. O que é um ângulo adequado depende da aeronave:

• Em aviões de transporte, faz sentido ter um piso horizontal durante o cruzeiro, para que os comissários de bordo não precisem empurrar seus carrinhos para cima . Isso resultará em um ângulo de incidência ligeiramente positivo.
• Em aviões de alto desempenho, a incidência é definida para otimizar a relação entre a sustentação e o arrasto.
• Em aviões de acrobacias aéreas, o valor é zero, então a aeronave pode ser invertido sem entrada de elevador .
• Em espanadores agrícolas, pode ser importante dar ao piloto a melhor vista possível para que ele possa voar com segurança enquanto manobra perto do solo.

O próximo detalhe importante é a altura da superfície da cauda em relação à folha de vórtice da asa. Se a cauda estiver muito acima, ela afundará na esteira da asa durante a parada e se tornará menos eficiente. Uma profunda a estabilidade pode ser a consequência. Somente definindo o ângulo de incidência pode o avião ser construído e operado como projetado.

Meu entendimento é esse. Uma das considerações sobre projeto do projeto da fuselagem é evitar a separação do fluxo. E outra coisa importante é que a fuselagem normal não é muito eficiente em fornecer sustentação, porque ambos os casos acima produzem uma enorme quantidade de arrasto.

Por isso, é importante evitar que a fuselagem separe o fluxo e não levante / retire menos na configuração normal em condições de uso. Para isso, é importante manter a fuselagem quase horizontal

Em segundo lugar, para produzir um máximo de L / D ou quase max L / D, a asa tem que operar em algum AoA positivo.

Isso pode ser alcançado introduzindo este ângulo de incidência.

Vamos denotar $ \ delta_ {wing} $ a incidência da asa. Para valores moderados do ângulo de ataque do avião $ AoA $ o coeficiente de sustentação da asa tem um comportamento linear: $$ Cl_ {asa} = \ frac {dCl_ {asa}} {dAoA} (AoA + \ delta_ {asa} -AoA_0) $$ Onde $ AoA_ {0} $ é o valor de $ AoA + \ delta_ {wing} $ para o qual o coeficiente de elevação é zero. $ AoA_0 $ é uma constante. Basicamente, a incidência da asa aumenta o ângulo efetivo de ataque da asa total.

Você entende que a sustentação é gerada pela ação da asa empurrando as moléculas de ar para baixo enquanto se move para frente, exigindo um ângulo de ataque ao ar que passa sob a asa? Então, se você não inclinar a asa em relação ao corpo da aeronave, então para obter o ângulo de ataque necessário para gerar sustentação, você precisaria inclinar o corpo também, aumentando consideravelmente a superfície (não geradora) área e aumentando muito o arrasto.

O ângulo de incidência é necessário para gerar sustentação se o eixo de rolagem estiver paralelo ao fluxo de ar. Caso contrário, a fuselagem também seria necessária para apresentar o AoA para gerar sustentação. O AoA = AoA da asa do eixo de rolagem + ângulo de incidência e AoA é o principal criador de sustentação, e não a forma da asa, ao contrário da crença popular. Caso contrário, como os aviões poderiam voar invertidos?