¿Qué es una entrada en perdida en un avión en vuelo? (Stalls)
Una entrada en perdida o stall en un avión es el resultado de una rápida disminución de la sustentación causada por la separación del flujo laminar de la superficie del ala provocada por exceder el AOA crítico. Una perdida en vuelo puede ocurrir en cualquier actitud de inclinación o velocidad en el aire.
Las perdidas en vuelo son una de las áreas más incomprendidas de la aerodinámica porque los pilotos a menudo creen que un avión deja de producir elevación cuando se detiene. En un puesto, el ala no deja totalmente de producir elevación. Más bien, no puede generar una elevación adecuada para mantener el vuelo nivelado.
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En la mayoría de los aviones de ala recta (straight-wing), el ala está diseñada para detener primero la raíz del ala (wing root). La raíz del ala alcanza su AOA crítico primero haciendo el progreso de la perdida en vuelo hacia el wingtip. Al tener la raíz del ala, la eficacia del alerón se mantiene en las puntas de las alas, manteniendo el control de la aeronave. Varios métodos de diseño se utilizan para lograr la perdida de la raíz del ala primero. En un diseño, el ala es "twisted" a un AOA más alto en la raíz del ala. La instalación de tiras de pérdida en el primer 20-25 % del borde delantero del ala es otro método para introducir una entrada en perdida prematuramente.
El ala nunca deja de producir elevación en una condición estancada. Si lo hiciera, el avión caería a la Tierra. La mayoría de los aviones de entrenamiento están diseñados para que la nariz de la aeronave caiga durante un puesto, reduciendo la AOA y "sin entrada en perdida" el ala. La tendencia de la nariz hacia abajo se debe a que el CL está a popa de la CG. La rango de CG es muy importante cuando se trata de características de recuperación de entrada en perdida.
Si se permite que una aeronave opere fuera del alcance del CG, el piloto puede tener dificultades para recuperarse de una entrada en perdida. La violación CG más crítica ocurriría cuando se opera con un CG que excede el límite posterior. En esta situación, un piloto puede no ser capaz de generar suficiente fuerza con el elevador para contrarrestar el exceso de peso a popa del CG. Sin la capacidad de disminuir el AOA, el avión continúa en una condición estancada hasta que entra en contacto con el suelo.
La velocidad de entrada en perdida de una aeronave en particular no es un valor fijo para todas las situaciones de vuelo, pero una aeronave siempre entra en perdida en el mismo AOA independientemente de la velocidad aérea, peso, factor de carga o altitud de densidad. Cada avión tiene un AOA particular donde el flujo laminar se separa de la superficie superior del ala y se produce la entrada en perdida. Este AOA crítico varía de aproximadamente 16° a 20° dependiendo del diseño del avión. Pero cada avión tiene sólo un AOA específico donde ocurre la entrada en perdida.
Hay tres situaciones de vuelo en las que el AOA crítico se supera con mayor frecuencia: baja velocidad, alta velocidad y giro (turning).
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Una forma en que el avión puede ser detenido en vuelo recto y nivelado volando demasiado despacio. A medida que la velocidad en el aire disminuye, el AOA debe ser aumentado para retener el ascensor necesario para mantener la altitud. Cuanto más baja es la velocidad en el aire, más se debe aumentar el AOA. Finalmente, se alcanza un AOA que resulta en que el ala no produce suficiente elevación para apoyar el avión, que luego comienza a asentarse. Si la velocidad aérea se reduce aún más, la aeronave se estanca porque el AOA ha superado el ángulo crítico y el flujo de aire sobre el ala se interrumpe.
Baja velocidad no es necesario para producir una entrada en perdida. El ala se puede llevar en un exceso de AOA a cualquier velocidad. Por ejemplo, un avión está en picado con una velocidad aérea de 100 nudos cuando el piloto se retira bruscamente en el control de elevación.
La gravedad y la fuerza centrífuga impiden una alteración inmediata de la trayectoria de vuelo, pero el AOA de la aeronave cambia abruptamente de bastante bajo a muy alto. Dado que la trayectoria de vuelo de la aeronave en relación con el aire que se aproxima determina la dirección del viento relativo, el AOA se incrementa repentinamente, y la aeronave alcanzaría el ángulo de perdida una velocidad mucho mayor que la velocidad de entrada de perdida normal.
La velocidad de entrada de perdida de un avión también es mayor en un giro de nivel que en vuelo recto y nivel. La fuerza centrífuga se añade al peso de la aeronave y el ala debe producir suficiente elevación adicional para contrarrestar la carga impuesta por la combinación de fuerza centrífuga y peso. En un turno, la sustentación adicional necesario se adquiere aplicando contrapresión al control del elevación.
Esto aumenta el AOA del ala y resulta en un aumento de la elevación. El AOA debe aumentar a medida que el ángulo de banqueo aumenta para contrarrestar la carga creciente causada por la fuerza centrífuga. Si en cualquier momento durante un giro el AOA se vuelve excesivo, el avión entra en perdida.
En este punto, la acción de la aeronave durante un puesto debe ser examinado. Para equilibrar aerodinámicamente la aeronave, el CL se encuentra normalmente a popa del CG. Aunque esto hace que la aeronave inherentemente de nariz pesada, el downwash en el estabilizador horizontal contrarresta esta condición. En el punto de entrada en perdida, cuando la fuerza ascendente de la elevación del ala disminuye por debajo de lo requerido para el vuelo sostenido y la fuerza descendente de la cola disminuye hasta un punto de ineficacia, o hace que tenga una fuerza ascendente, existe una condición desequilibrada. Esto hace que la aeronave se incline bruscamente, rotando alrededor de su CG.
Durante esta actitud de nariz abajo (nose-down), el AOA disminuye y la velocidad en el aire aumenta de nuevo. El suave flujo de aire sobre el ala comienza de nuevo, adquiere sustentación, y el avión comienza a volar de nuevo. Se puede perder una altitud considerable antes de que se complete este ciclo.
El perfil alar y la degradación de esa forma también deben considerarse en una discusión de los puestos. Por ejemplo, si se permite que el hielo, la nieve y las heladas se acumulen en la superficie de un avión, se interrumpe el flujo de aire suave sobre el ala. Esto hace que la capa límite se separe en un AOA inferior a la del ángulo crítico.
La elevación se reduce considerablemente, alterando el rendimiento esperado de los aviones. Si se permite que el hielo se acumule en la aeronave durante el vuelo, el peso de la aeronave aumenta mientras que la capacidad de generar sustentación disminuye. Tan sólo 0,8 milímetros de hielo en la superficie superior del ala aumenta la resistencia y reduce la elevación de aviones en un 25 %.
Los pilotos pueden encontrar hielo en cualquier estación, en cualquier lugar del país, a altitudes de hasta 18.000 pies y a veces más alto. Los aviones pequeños, incluyendo los aviones de pasajeros, son más vulnerables porque vuelan a altitudes más bajas donde el hielo es más frecuente. También carecen de mecanismos comunes en los aviones a reacción que previenen la acumulación de hielo al calentar los bordes frontales de las alas.
La formación de hielo puede ocurrir en las nubes cada vez que la temperatura cae por debajo de la congelación y las gotitas súper refrigeradas se acumulan en un avión y se congelan. (Las gotitas súper enfriadas siguen siendo líquidas a pesar de que la temperatura está por debajo de 32 grados Fahrenheit o 0 grados Celsius).
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