Por que a condensação se forma na asa, especialmente durante a decolagem e aterrissagem?

Sim, a velocidade e os flaps fazem a diferença.

O elevador criado pelas asas é aproximadamente constante durante a duração de um vôo. Com tanques cheios, é mais alto no começo do vôo, e quando os bancos da aeronave, é novamente mais alto para criar a força centrípeta para mudar seu curso. Mas a diferença é pequena.

O aumento é causado por uma diferença de pressão entre os dois lados da asa. No cruzeiro, essa diferença é baixa, mas se estende por grande parte do acorde da asa . Em baixa velocidade, no entanto, a sucção na superfície superior tem um pico à direita da borda de ataque, então a sucção máxima é maior do que no cruzeiro. Exatamente essa distribuição de pressão alterada faz com que a umidade se condense, porque deixa a umidade relativa do ar subir acima do ponto de condensação. No cruzeiro, a mudança de pressão é menor e o ponto de orvalho não é excedido. Além disso, como o avião voa mais devagar quando perto do solo, o ar tem mais tempo para a condensação se desenvolver.

Veja abaixo uma plotagem codificada por cores da distribuição de velocidade em um aerofólio de avião típico na configuração de pouso. O vermelho simboliza a velocidade mais baixa (pressão mais alta), enquanto o roxo representa as velocidades mais altas com a pressão mais baixa. Tais picos de sucção devem ser evitados no cruzeiro para permitir que a aeronave voe em um número alto de Mach.

Aerofólio de avião com dispositivos de alta elevação na configuração de pouso (foto fonte )

¹ A fração de combustível dos aviões raramente excede 40%, e a elevação adicional em um banco de 30 ° é de apenas 15 %.

À medida que o ângulo de ataque aumenta, a pressão na superfície superior da asa torna-se mais baixa. A figura a seguir mostra isso. Note que a pressão no topo é a sucção.

Fonte: avstop.com

Durante a fase de pouso, o ângulo de ataque da aeronave é maior em comparação com outros regimes. Esta é a razão pela qual nuvens de condensação são formadas durante a fase de pouso.

No entanto, as nuvens são formadas durante qualquer manobra subsônica que reduz a pressão sobre a superfície superior das asas, como giros altos.

Fonte: www.telegraph.co.uk

Vamos lembrar por um segundo que na parte superior das asas há pressão mais baixa que a corrente livre (ar longe da aeronave).

Se a aeronave estiver viajando através de ar úmido, o processo adiabático (que todos os pacotes de ar que chegam perto do asa tem que "sofrer") dita que:

$$ P _ {\ infty} ^ {(1- \ gamma)} \ cdot T _ {\ infty} ^ \ gamma = P_ {asa} ^ {(1- \ gama)} \ cdot T_ {asa} ^ \ gamma $$

e como acabamos de lembrar que $ P_ {wing} < P _ {\ infty} $, isso significa que $ T_ {wing} < T _ {\ infty} $.

Ainda no link da Wikipedia acima:

Adiabatic cooling occurs when the pressure on an adiabatically isolated system is decreased, allowing it to expand, thus causing it to do work on its surroundings. When the pressure applied on a parcel of air is reduced, the air in the parcel is allowed to expand; as the volume increases, the temperature falls as internal energy decreases.

Se o $ T _ {\ infty} $ inicial já fosse baixo o suficiente, ou se houvesse umidade suficiente no ar, os pacotes de ar acima das asas se encontram abaixo do ponto de orvalho, produzindo a condensação que provocou sua pergunta.

But is there a "lower" lower pressure when the angle of attack is higher and therefore making this phenomenon occur more often?

Sim, maiores ângulos de ataque significam maior elevação, que é gerada pela maior pressão diferencial entre a parte superior e a parte inferior da asa. Lembre-se que o levantamento é aproximadamente

$$ L \ propto \ alpha \ cdot V ^ 2 $$

e como o peso da aeronave não é reduzido, para manter a sustentação constante em velocidades mais baixas (como as velocidades antes do pouso), você precisa de um $ \ alpha $ maior.

Para evitar a necessidade de um ângulo extremo de ataques, o efeito dos flaps é aumentar o $ C_ {l \ alpha} $, significando que para o mesmo ângulo de ataque você tem mais sustentação, alterando o relacionamento proporcional acima.

Quando você abrir imediatamente uma lata de refrigerante, observe atentamente o que sai pela primeira vez do buraco. Uma pequena nuvem de condensação que se dispersa rapidamente. Este é o seu demonstrador pessoal de descompressão adiabática. É exatamente a mesma física do que está acontecendo nas fotos acima.

it appears to me that this phenomenon only appears during the approach phase of a flight.

Voar em altas altitudes onde é combustível de -40 ° F nas asas embebe .

Essa é a minha resposta para as duas primeiras fotos da aeronave comercial acima, a única foto da bolha de vapor ou o que quer que seja sobre o jato de combate. Eu retiraria da discussão muitas incógnitas sobre a imagem em relação à velocidade e à manobra. Avião a jato comercial voando > 30.000 pés de altitude por X quantidade de tempo que a asa se torna uma boa placa fria aumentando a probabilidade e tornando-a mais comum de se ver durante a fase de aproximação / aterrissagem de um vôo comercial.