Какова непосредственная причина срыва?

Непосредственной причиной срыва является отсоединение воздушного потока от крыла:

^{Изображение из НАСА}

Это происходит, когда ваш угол атаки слишком высок.

Как AoA может стать слишком высоким?

— Для горизонтального полета:

• Учитывая определенную скорость, у вас будет определенный AoA, который обеспечит подъем, необходимый для горизонтального полета. Чем ниже скорость, тем выше этот AoA.

• Учитывая определенное крыло (конфигурацию), у вас будет определенное максимально допустимое AoA (на картинке это AoA, для которого у вас самое высокое значение сюжета):

^{Изображение из Википедии}

Учитывая эти два лакомых кусочка информации, вы можете увидеть, каков ответ на ваш вопрос:

• Если скорость слишком низкая, чтобы летать прямо, вам нужен AoA, который превышает возможности ваших крыльев (или векторная тяга, которая превышает вес вашего вейхла, но я бы сказал, что это не совсем распространено)
• Если AoA слишком высока, ну, вполне очевидно, что Вы зашли в тупик.

— Для изогнутого полета:

Во время поворота вам нужно использовать компонент вашего вектора подъема, чтобы фактически повернуть

^{Изображение отсюда}

Как вы можете видеть лифт вам нужно повернуть больше, что лифт вам нужно летать уровень (учитывая ту же скорость). И чтобы иметь более высокий подъем, вам нужен более высокий AoA.

И еще раз вернемся к AoA: если вы хотите повернуть слишком много (высокий коэффициент нагрузки), вам нужно много дополнительного подъема, а это значит, что вам нужно увеличить свой AoA.

Если вы превысите пределы крыла, вы остановитесь

Динамический срыв

Это не совсем моя чашка чая, но чтение из уже связанной статьи Википедии:

Динамический срыв-нелинейный нестационарный аэродинамический эффект, возникающий при быстром изменении угла атаки аэродинамических профилей. Быстрое изменение может вызвать сильный вихрь, который будет сброшен с передней кромки крыла и переместится назад над крылом. Вихрь, содержащий высокоскоростные воздушные потоки, кратковременно увеличивает подъемную силу крыла. Однако, как только он проходит за задней кромкой, подъемная сила резко уменьшается, и крыло находится в нормальном положении.

Я бы сказал, что мы снова попадаем в дело» слишком большой AoA», даже если по разным причинам.

К двум хорошим ответам добавить нечего, но я постараюсь их уточнить. Основной причиной срыва является отрыв потока и, соответственно, потеря подъемной силы за углом атаки максимального подъема. К сожалению, это не фиксированное число, но оно зависит от ряда параметров. Три наиболее важных из них-число Рейнольдса, скорость увеличения шага и число Маха.

Число Рейнольдса характеризует соотношение сил инерции и вязкости в жидкости. Другими словами, трение оказывает большее влияние на воздушный поток при более низких скоростях и меньших размерах. Трение является основной причиной разделения потока (пожалуйста, прочитайте связанную статью, чтобы получить объяснение), и чем медленнее крыло движется по воздуху, тем меньше угол сваливания атаки. В хвостовом тягаче, выруливающем на 10 узлах, крыло, конечно, остановилось.

В полете вы должны учитывать, сколько подъемной силы вы требуете от крыла. Это определяется произведением массы самолета и коэффициента нагрузки. Если вы летите на параболе с нулевым g, вам не нужен подъем, и крыло самолета не будет останавливаться на любой скорости. Обратите внимание, однако, что лифту может потребоваться создать значительную подъемную силу, чтобы держать крыло близко к нулевому углу атаки, поэтому лифт может остановиться на низкой скорости. Вы заметите, когда это произойдет, потому что ваша парабола внезапно закончится.

С другой стороны, полет на крутом повороте может привести к остановке даже на высокой скорости, если вы потянете слишком много gs для данной скорости. Это точно так же, как стойло в горизонтальном полете на низкой скорости. Из-за эффектов числа Рейнольдса угол атаки может быть на несколько градусов выше, но детали зависят от конкретного самолета и его аэродинамических поверхностей. Вообще, ваша скорость стойла в повороте идет вверх с обратным квадратного корня косинуса угла крена. В повороте на 60° ваша скорость сваливания составляет 1,41 от вашей скорости сваливания уровня, а при 75° она будет почти вдвое выше вашей скорости сваливания уровня.

Скорость подачи может иметь драматическое, но недолговечное влияние. См. этот пост относительно деталей. В испытаниях, максимальный подъем смог быть увеличен 50% просто быстро сооружать вверх. Если к стойлу АОА приближаются быстро, пограничный слой над большей частью крыла все еще имеет характеристики, которые идут с низким АОА, который преобладал, когда этот участок воздуха обтекал нос крыла. После того, как этот пограничный слой был смыт, самолет находится глубоко на территории стойла и должен сильно опуститься, чтобы восстановиться. Тангаж достаточно быстрый, и нормально доброкачественный самолет может показать опасные характеристики стойла. Это интересно попробовать, но убедитесь, что у вас есть достаточно высоты ниже вас, чтобы восстановить.

А теперь о влиянии числа Маха. Опять же, этот пост имеет более подробную информацию (прокрутите вниз до нижних пяти абзацев). Как только часть потока над крылом становится сверхзвуковой, максимальный подъем страдает, и угол атаки резко снижается. Это высокоскоростное стойло, и его может стать трудно восстановить. Остановка означает потерю подъемной силы, поэтому самолет будет падать вниз, набирая большую скорость. Это приведет его глубже в область высокого Маха с сильными ударами по крылу,поэтому, ускоряя его, ухудшит состояние остановки.

Особенно высотные самолеты могут попасть в состояние, когда они летят прямо между низкоскоростным и высокоскоростным стойлом. Замедление означает увеличение угла атаки выше его максимума, а ускорение означает, что удары на крыльях ухудшаются, уменьшая подъемную силу и заставляя самолет в длительном мелком погружении, пока плотность воздуха не будет достаточной для восстановления. Пилоты U-2 называли это углу гроба конверта полета.

Стреловидность крыла увеличивает максимальный угол атаки, а при углах стреловидности передней кромки 60° и более разделение потока на передней кромке создает вихрь, который увеличивает подъем с более высокими углами атаки, так что нормального срыва не происходит. Конечно, высота тангажа достаточно высока и вихрь станет неустойчивым, но повышенное лобовое сопротивление, разделенное обтеканием вертикального оперения и вихри на носу фюзеляжа ограничат высоту тангажа. F-4 Phantom II имеет максимальный угол атаки всего 23°, где крылья с радостью создадут положительный градиент подъема с углом атаки. Но вертикальный хвост быстро становится неэффективным за пределами этих 23°, и самолет будет сильно рыскать из-под контроля, если этот угол будет превышен (носовой срез). Фактически, такие самолеты, как F-4, никогда не останавливаются, они просто выходят из-под контроля, если вы слишком сильно поднимаетесь.

Срыв означает, что крыло превысило критический угол атаки. Ни больше, ни меньше.

Можно ли лететь очень быстро за пределы критического угла? Конечно. Посмотрите Кобру Пугачева. Или посмотрите на ракету Сатурн V. Оба самолета остановились, но продолжают летать. Мой предыдущий пример был ошибочным,но настроение остается. Положите достаточно тяги за кирпичную надворную постройку, и вы можете заставить его летать. (Спасибо ньюмант!)

Как насчет того, чтобы лететь медленно за стойлом? Это не сработает; за пределами критического угла вы развиваете меньше подъема, чем больше вы увеличиваете AoA. Для любой заданной конфигурации воздушная скорость / крыло / плотность воздуха, есть некоторое максимальное значение подъема, которое не может быть превышено. Так что чем медленнее вы летите, тем ниже спускаетесь.

Ваш пример руления самолета на 10kt является отличным. Просто потому, что самолет движется медленно, не означает, что крыло остановилось. Существует 10kt относительного ветра, проходящего над крылом, и угол атаки близок к 0. Крыло не заглохло, оно просто не производит достаточно подъемной силы, чтобы летать.

Повторюсь, срыв означает, что крыло превысило критический угол атаки . Вот так.