Como posso calcular o ângulo de ataque de um aerofólio?

O ângulo de ataque é o ângulo entre a asa e a direção do voo. A direção do vôo é oposta ao fluxo de ar, então o ângulo de ataque também é o ângulo entre a asa e o vento relativo.

Para uma definição mais refinada (obrigado @Peter Kämpf): A direção da trajetória de vôo (o vetor de velocidade na linguagem dos aerodinâmicos) deve ser expressa em relação à massa de ar, não ao solo ( medido por um sistema inercial), mas isso está além do tópico.

Como calcular isso? Bem, é como velocidade no ar, nós não. É apenas medido usando um pequeno cetro:

^{sensor de ângulo de ataque A380 (combinado com uma estática Pitot), fonte}

Na imagem acima, o sensor de ângulo de ataque preto é combinado com um Pitot-static clássico que mede velocidade no ar. Nos aviões, geralmente há vários sensores AOA. O da foto está localizado no lado FO, o ar vem do lado direito.

Outro sensor AOA simples na parte inferior, lado do capitão:

^{Fonte (fonte original não encontrada)}

Existe um sensor AOA específico encontrado na aeronave GA para acionar um alarme ao se aproximar do ângulo crítico de ataque : O sensor de stall:

^Fonte

Esta tira localizada no bordo de ataque da asa tem duas posições e balança abruptamente antes que o ângulo crítico de ataque seja alcançado. Aciona um alarme no cockpit, para que o piloto possa reduzir o ângulo de ataque.

Uma nota final: O AOA não foi exibido para a tripulação no cockpit, apenas o ângulo de inclinação era. Aeronaves mais novas agora exibem ambas. Eu acho que foi uma recomendação do BEA depois do acidente do AF447 , onde a equipe não conseguiu descobrir a AOA em que estavam depois de um congelamento estático de Pitot.

Em primeiro lugar, precisamos definir o que é Angle of Attack.

O ângulo de ataque na dinâmica dos fluidos é o ângulo entre uma linha de referência em um corpo e um vetor que representa o fluxo de fluido sobre o corpo.

Para aeronaves, geralmente estamos falando sobre o ângulo de ataque da asa para produzir sustentação. Para fazer isso, substituímos uma linha de corda pelo corpo e a direção do vento pelo vetor. No entanto, o AOA está constantemente mudando durante o vôo, por isso a maneira mais comum de encontrar o seu ângulo de ataque é medi-lo. Em vôo, isso é feito usando um indicador de Ângulo de Ataque mostrado abaixo ] 2

O método usado para medir o ângulo de ataque é descrito neste artigo

The AOA tube is constructed with two tiny machined holes to create differential pressure sources. One hole is bore-sighted at the front of the AOA tube along the longitudinal axis, while the second, located at the bottom of the AOA probe, is pointed downward at a 45-degree angle to act as a reference source. From here the data is sent to a computer which determines the current AOA and adjusts the indicator appropriately.

A AOA também pode ser mais ou menos determinada em vôo, tomando a diferença do ângulo de incidência e do vetor de trajetória de vôo da aeronave; no entanto, com tempo ruim e turbulência, esse método se torna impreciso.

Para fins de cálculo, o AOA é calculado tomando o valor absoluto do resultado obtido a partir da diferença entre a direção do vento e a direção do acorde da asa:

AOA = |wind-chord|

Com isso dito, se você pretende converter isso em um coeficiente de sustentação, é importante lembrar que o levantamento de uma asa finita em uma certa AOA é menor que a sustentação de uma asa infinita na mesma AOA. . Para isso, deixarei este link , que pode ser útil.