Por que uma superfície de controle que permite dois lados do fluxo de ar é melhor do que aqueles que permitem um?

Para baixo arrasto, você quer minimizar as mudanças de superfície apresentadas ao fluxo de ar. Grandes mudanças na superfície criarão turbulências e mudanças de pressão que contribuem para o arrasto. Pequenas alterações minimizarão essas fontes de arrasto.

Quando você move uma superfície de controle como um aileron ou elevador, o ar está fluindo pelos dois lados do aerofólio. Embora isso mude a direção do fluxo, o que dá força de controle e algum arrasto, o ar ainda pode passar pelos dois lados.

No caso de um spoiler, o ar não pode passar pelos dois lados. Isso aumenta a área frontal apresentada ao fluxo e cria uma área de baixa pressão atrás da superfície desdobrada. Criar uma área de baixa pressão atrás de um objeto é um grande contribuinte para o arrasto, e é por isso que os corpos aerodinâmicos tendem a ter uma forma de lágrima .

Spoilers na asa também têm o efeito de reduzir a sustentação. Ao interromper o fluxo suave de baixa pressão sobre a superfície superior da asa, eles reduzem a eficácia da asa, efetivamente retardando o impacto porção .

Para uma ilustração de ambos os princípios em ação, veja este vídeo de um freio de velocidade em um Mooney. Isso mostra como até mesmo um objeto relativamente pequeno, ao interromper o fluxo de ar, pode adicionar uma quantidade significativa de arrasto.

A razão é que ambos os lados de uma superfície de controle sofrem alterações de pressão, tanto à frente quanto à ré da linha de articulação. No caso de spoilers e freios de velocidade, apenas um lado é afetado, então a eficácia é apenas a metade do tamanho.

Por favor, veja os gráficos do coeficiente de pressão de um aerofólio para três deflexões de flape diferentes abaixo. A pressão superficial superior e inferior são mostradas por linhas codificadas por cores e as linhas inferiores pertencem à superfície inferior. Linhas tracejadas mostram a pressão invíscida e linhas sólidas a distribuição de pressão com efeitos de fricção adicionados. Quanto mais largas duas linhas da mesma cor estiverem separadas, mais elevador é criado. Observe o gráfico de contorno abaixo, que segue o esquema de cores dos gráficos de pressão.

Enquanto as superfícies de controle normalmente são desviadas por menos de ± 20 °, os spoilers regulares são estendidos em 60 ° ou mais para criar o máximo de arrasto possível. Mas mesmo se eles forem estendidos por ângulos similares aos de uma superfície de controle, o ar não terá chance de fluir ordenadamente ao longo do lado de sotavento. Em vez disso, esse lado só terá fluxo de ar caótico e separado, enquanto o lado de barlavento mostrará um padrão de fluxo muito semelhante ao lado de barlavento de uma superfície de controle. A pressão no fluxo separado não mudará com o ângulo de deflexão, portanto este lado não contribuirá com nenhum efeito de elevação.

Observe na figura acima que o nível de pressão sobre o acorde inteiro é empurrado para cima ou para baixo pela aba, porque a aba está localizada na parte traseira do aerofólio. Em contraste com isso, os spoilers são montados no meio do acorde, onde sua influência sobre o nível de pressão é menor. Isso reduz ainda mais os efeitos de elevação dos spoilers.

A resposta principal é arrastar. Um spoiler criará mais arrasto do que uma superfície que permita o fluxo nos dois lados. No caso dos freios de velocidade, é isso que você quer que aconteça, pois você quer desacelerar o avião. Com superfícies de controle, você deseja alterar o fluxo de ar sem criar excesso de arrasto.

Eu acho que você pergunta vem a diferença entre corpo aerodinâmico e corpo sem corte. Não está muito ligado à exposição de uma ou duas superfícies ao fluxo externo, mas mais ligado à forma exposta ao fluxo externo.

Um corpo aerodinâmico tem uma forma que produz arrasto baixo, corpos aerodinâmicos têm um tamanho muito pequeno normal à direção do vôo. Por exemplo, a asa é realmente fina na direção vertical, mas grande é a direção que o avião deve voar.

Um corpo rude é o caminho oposto, expõe uma grande superfície na frente da direção de movimento. Os spoilers são um bom exemplo.

Eu posso dar um exemplo prático para você. Quando você está em seu carro (em movimento) e estende a mão para fora do carro, com a mão paralela ao chão, você não percebe "pressão" ou "força" significativa sobre sua mão (por favor, use uma velocidade agradável. ..) no entanto, é você definir a palma da mão olhando para a direção do carro está se movendo, a "pressão" sobre a mão é muito maior como você está expondo uma superfície maior.

Exemplo os mesmos fenômenos com a sua mão estão acontecendo com ailerons, lemes e airbrake.

Usamos um airbrake para parar o avião, por isso usamos a palma da mão no carro. Pare o avião.

Ailerons e lemes são destinados a não parar o avião, mas controlá-lo. É por isso que a intenção é ter baixo arrasto.