Avião: Parada
Um estol de aeronave resulta de uma rápida diminuição na sustentação causada pela separação do fluxo de ar da superfície da asa causada pela ultrapassagem do AOA crítico. Um estol pode ocorrer em qualquer atitude de inclinação ou velocidade do ar. Os estol são uma das áreas mais incompreendidas da aerodinâmica porque os pilotos muitas vezes acreditam que um aerofólio para de produzir sustentação quando ele estola. Em um estol, a asa não para totalmente de produzir sustentação. Em vez disso, não pode gerar sustentação adequada para sustentar o vôo nivelado.
Como o CL aumenta com o aumento da AOA, em algum ponto o CL atinge o pico e depois começa a cair. Este pico é chamado de CL-MAX. A quantidade de sustentação que a asa produz cai drasticamente após exceder o CL-MAX ou AOA crítico, mas como dito acima, ela não para completamente de produzir sustentação.
Na maioria das aeronaves de asa reta, a asa é projetada para estolar primeiro a raiz da asa. A raiz da asa atinge seu AOA crítico primeiro, fazendo o estol progredir para fora em direção à ponta da asa. Ao ter o estol da raiz da asa primeiro, a eficácia do aileron é mantida nas pontas das asas, mantendo a controlabilidade da aeronave. Vários métodos de projeto são usados para obter o estol da raiz da asa primeiro. Em um projeto, a asa é “torcida” para um AOA mais alto na raiz da asa. A instalação de tiras de estol nos primeiros 20-25 por cento do bordo de ataque da asa é outro método para introduzir um estol prematuramente.
A asa nunca para completamente de produzir sustentação em uma condição de estol. Se isso acontecesse, a aeronave cairia na Terra. A maioria das aeronaves de treinamento são projetadas para que o nariz da aeronave caia durante um estol, reduzindo o AOA e “desinstalando” a asa. A tendência de nariz para baixo é devido ao CL estar atrás do CG. A faixa de CG é muito importante quando se trata de características de recuperação de estol. Se uma aeronave pode ser operada fora do alcance do CG, o piloto pode ter dificuldade em se recuperar de um estol. A violação de CG mais crítica ocorreria ao operar com um CG que excedesse o limite traseiro. Nesta situação, um piloto pode não ser capaz de gerar força suficiente com o profundor para neutralizar o excesso de peso atrás do CG. Sem a capacidade de diminuir o AOA,
A velocidade de estol de uma aeronave em particular não é um valor fixo para todas as situações de voo, mas uma determinada aeronave sempre estola no mesmo AOA, independentemente da velocidade do ar, peso, fator de carga ou altitude de densidade. Cada aeronave tem um AOA particular onde o fluxo de ar se separa da superfície superior da asa e ocorre o estol. Este AOA crítico varia de aproximadamente 16° a 20° dependendo do projeto da aeronave. Mas cada aeronave tem apenas um AOA específico onde ocorre o estol.
Existem três situações de voo em que o AOA crítico é excedido com mais frequência: baixa velocidade, alta velocidade e giro.
Uma maneira pela qual a aeronave pode ser parada em vôo reto e nivelado voando muito devagar. À medida que a velocidade do ar diminui, o AOA deve ser aumentado para manter a sustentação necessária para manter a altitude. Quanto menor a velocidade no ar, mais o AOA deve ser aumentado. Eventualmente, é atingido um AOA que resulta na asa não produzindo sustentação suficiente para suportar a aeronave, que então começa a se acomodar. Se a velocidade do ar for reduzida ainda mais, a aeronave estola porque o AOA excedeu o ângulo crítico e o fluxo de ar sobre a asa é interrompido.
Baixa velocidade não é necessária para produzir um estol. A asa pode ser colocada em um AOA excessivo em qualquer velocidade. Por exemplo, uma aeronave está em um mergulho com uma velocidade de 100 nós quando o piloto puxa bruscamente para trás o controle do profundor. A gravidade e a força centrífuga impedem uma alteração imediata da trajetória de voo, mas o AOA da aeronave muda abruptamente de muito baixo para muito alto. Como a trajetória de voo da aeronave em relação ao ar que se aproxima determina a direção do vento relativo, o AOA é subitamente aumentado e a aeronave atingiria o ângulo de estol a uma velocidade muito maior que a velocidade normal de estol.
A velocidade de estol de uma aeronave também é maior em uma curva nivelada do que em um voo reto e nivelado. A força centrífuga é adicionada ao peso da aeronave e a asa deve produzir sustentação adicional suficiente para contrabalançar a carga imposta pela combinação de força centrífuga e peso. Em uma curva, a sustentação adicional necessária é adquirida pela aplicação de contrapressão no controle do elevador. Isso aumenta o AOA da asa e resulta em aumento de sustentação. O AOA deve aumentar à medida que o ângulo de inclinação aumenta para neutralizar a carga crescente causada pela força centrífuga. Se a qualquer momento durante uma curva o AOA se tornar excessivo, a aeronave estola.
Neste ponto, a ação da aeronave durante um estol deve ser examinada. Para equilibrar aerodinamicamente a aeronave, o CL normalmente está localizado atrás do CG. Embora isso torne a aeronave inerentemente pesada, o downwash no estabilizador horizontal neutraliza essa condição. No ponto de estol, quando a força ascendente de sustentação da asa diminui abaixo do necessário para o vôo sustentado e a força de cauda descendente diminui a um ponto de ineficácia, ou faz com que ela tenha uma força ascendente, existe uma condição de desequilíbrio. Isso faz com que a aeronave caia abruptamente, girando em torno de seu CG. Durante esta atitude de nariz para baixo, o AOA diminui e a velocidade no ar aumenta novamente. O fluxo suave de ar sobre a asa recomeça, a sustentação retorna e a aeronave começa a voar novamente. Uma altitude considerável pode ser perdida antes que este ciclo esteja completo.
A forma do aerofólio e a degradação dessa forma também devem ser consideradas em uma discussão sobre baias. Por exemplo, se gelo, neve e gelo se acumularem na superfície de uma aeronave, o fluxo de ar suave sobre a asa é interrompido. Isso faz com que a camada limite se separe em um AOA inferior ao do ângulo crítico. A sustentação é bastante reduzida, alterando o desempenho esperado da aeronave. Se o gelo se acumular na aeronave durante o voo, o peso da aeronave aumenta enquanto a capacidade de gerar sustentação diminui. Apenas 0,8 milímetro de gelo na superfície superior da asa aumenta o arrasto e reduz a sustentação da aeronave em 25%.
Os pilotos podem encontrar gelo em qualquer estação do ano, em qualquer lugar do país, em altitudes de até 18.000 pés e às vezes mais altas. Pequenas aeronaves, incluindo aviões de passageiros, são mais vulneráveis porque voam em altitudes mais baixas, onde o gelo é mais prevalente. Eles também não possuem mecanismos comuns em aviões a jato que impedem o acúmulo de gelo aquecendo as bordas dianteiras das asas.
A formação de gelo pode ocorrer nas nuvens sempre que a temperatura cai abaixo de zero e gotículas super-resfriadas se acumulam em uma aeronave e congelam. (Gotas super-resfriadas ainda são líquidas mesmo que a temperatura esteja abaixo de 32°Fahrenheit (F), ou 0°Celsius (C).
