Leon van Dommelen
Radovi se izvode sa Suu-Chuan Wang. Ovaj je rad omogućen potporom Zvjezdarnica za znanstvenoistraživački rad.
Krilo krila
Zastoj je nepoželjan fenomen u kojem krila zrakoplova doživljavaju povećanu otpornost na zrak i pad liftova. To može uzrokovati pad zrakoplova.
Blok se događa kada je avion pod prevelikim kutom napada (kut napada je kut između ravnine i smjera leta). Može se dogoditi tijekom polijetanja ili slijetanja, kada je brzina leta relativno niska: pri maloj brzini aerodinamičke sile su odgovarajuće manja, a jedini način da se dovoljno podigne da bi nosio težinu aviona je letjeti avionom na veći kut napada. Ako nepažljiv pilot dozvoljava brzinu preniska, avion će premašiti kritički kut nagiba i zastoja se javlja.
Zbog zastoja krilo donosi manje podizanja i više vuče; povećani povlačenje uzrokuje daljnje smanjenje brzine tako da krilo stvara još manje podizanja. Zapravo, zrakoplov padne iz zraka. Tlo čeka dolje.
Zašto se dogodi stalak
Zašto se krila zaustavljaju? To je zbog procesa unutar graničnog sloja, sloja usporenog zraka blizu površine krila. Kako bi krilo bilo djelotvorno, zrak mora potpuno strujati oko vodećeg (prednje) ruba krila. Kod prevelikog kuta napada, zrak u graničnom sloju blizu vodećeg ruba ne uspijeva u tome i odvaja se od površine krila.
Ispod je numerička simulacija u kojoj se krilo proklizava u presjeku. Vodeći je rub, prateći rub je u pravu. U simulaciji, granični sloj je predstavljen kao vrtlozi (minijaturni tornado) koji se prikazuju kao crne ili bijele točkice, ovisno o smjeru rotacije. Krilo se spušta do kutnog kuta od 30 stupnjeva, što dovodi do zastoja:
Na prvoj slici krilo se kreće pod malim kutom napada (ovdje se uzima kao nula). Imajte na umu da se granični sloj vrtlara nalazi blizu krila sve dok se ne isperu nizvodno. Kod nulte kutne napade, nema liftova i malo se povlači.
Krilo je počelo bacati, ali granični sloj vortice ostaje blizu krila. Krilo sada proizvodi značajnu snagu dizanja i još uvijek malo povlači.
Kut nagona postao je prevelik. Vrtice graničnog sloja su odvojene od gornje površine krila, a ulazni tok se više ne saviti oko vodećeg ruba. Krilo je zaustavljeno, što uzrokuje znatno povlačenje. Međutim, većina žičara ostaje jer su odvojeni vrtložci još uvijek iznad krila.
Kada se odvojeni vrtlari upuhuju pokraj pratećeg ruba, dizalo počinje padati.
Krilo sada proizvodi malo podizanje i puno vuče. Međutim, lakše je strujanje zraka oko vodećeg ruba krila bez dizanja i protok se počinje ponovno povezati.
Protok je u velikoj mjeri priložen i koeficijent dizanja (učinkovitost podizanja krila) privremeno je obnovljen. Nažalost, to će postaviti novi ciklus razdvajanja; Nadalje, povećani otpor smanjuje previsok brzinu zraka kako bi se postiglo mnogo podizanja, čak i pri dobrom koeficijentu dizanja.
Evo evolucije koeficijenata podizanja, povlačenja i trenutka:
Kako se oporaviti
Da bi se oporavio od štala, pilot mora smanjiti kut nagona natrag na dovoljno nisku vrijednost. Iako je avion već padao prema tlu pod strmim kutom, pilot mora gurnuti štap prema naprijed kako bi gurnuo nos još dalje. To smanjuje kut napada, a time i povlačenje.
Avion počinje ubrzavati brzinu, spuštajući se još brže. Ali čim zrakoplov podigne dovoljno brzine, tako da krilo ponovno može poduprijeti težinu aviona, pilot se vraća na štapić kako bi ponovno povećavao kut napada (ovaj put ostaje u dopuštenoj dometu) i vraća podizanje krila.
Očigledno, oporavak od štale uključuje gubitak visine. Staje su najopasnije na niskim nadmorskim visinama. Snaga motora može pomoći smanjiti gubitak visine, brže povećavajući brzinu i pomažući da ponovno učvrsti protok preko krila.
Koliko je teško oporaviti od zastoja ovisi o ravnini. Neki zrakoplovi koji se teško mogu oporaviti imaju držače štapa: štap trešnje upozorava pilota da je skladište neposredno. Značajke štanda također ovise o tome kako je avion napunjen; težište ravnine mora biti dovoljno daleko.
Vrti
Gornja verzija zastoja je spin, u kojem se avion spušta. Zastoj se može razviti u vrtloženje kroz napor bočnog momenta u krivo vrijeme.
Mehanika spina je složena. Ovisno o ravnini (i na putu učitavanja!) Može biti teže ili nemoguće oporaviti se od vrtnje. Oporavak zahtijeva dobru učinkovitost od repne površine ravnine; obično oporavak uključuje korištenje kormila za zaustavljanje kretanja predenja, pored dizala kako bi se slomio štand. Međutim, krila mogu blokirati protok zraka na rep. Ako je gravitacija zrakoplova previše udaljena, ona teži otežavanju oporavka. Pilot se može dezorijentirati vrtoglavim učincima okretanja i primijeniti pogrešne korekcije.
Čak i ako je avion dobro osmišljen, učitan unutar dopuštenog raspona i oporavak je izvršen besprijekorno, gubitak visine u zavoju može biti vrlo velik. Budući da su staje i okretaji najvjerojatnije tijekom polijetanja i slijetanja, jednostavno ne postoji toliko visina dostupna. Prema pravilima FAA-a za privatne pilote, potrebna je obuka za stajanje, ali oporavak spina nije. Trening staza omogućava pilotu prepoznavanje predstojećeg štanda i poduzima korektivne mjere prije pravog stana i možda se može pojaviti spin.
Shih, C, Lourenco, L., Van Dommelen, L. \i Krothapalli, A. (1992) Nestabilni protoka leđa aerodinamičkog bacanje pri konstantnoj brzini. AIAA Journal 30 1153-1161.
