Senk farten for mye

Øk angrepsvinkelen, så øker løftet – en stund. Så skjer det noe. Ved den kritiske angrepsvinkelen, omtrent 15° i leketallsmodellen, løsner den jevne luftstrømmen over oversiden av vingen fra overflaten og brytes opp i virvler. Løftet synker, og motstanden øker. Dette kalles steiling.

To ting du bør få klart for deg med en gang:

• Steiling har ingenting å gjøre med at motoren stopper. Et fly kan steile selv om motoren går for fullt, og et glidefly har ikke motor i det hele tatt.
• Steiling skyldes angrepsvinkel, ikke fart. En vinge steiler når α går forbi den kritiske vinkelen, og det kan skje ved hvilken som helst fart.

Steilefarten. I horisontal flyging er løftet lik tyngden. Ved den største mulige løftekoeffisienten, C_Lmax, er farten den laveste der vingen fortsatt kan bære tyngden:

V_s = √( 2W / (ρ S C_Lmax) )

For leketallsflyet: W = 9 810 N, ρ = 1,225, S = 16 m², C_Lmax = 1.6. Da blir V_s = √(19 620 / 31,36) ≈ 25 m/s, som er omtrent 90 km/h eller 49 knop. Dette stemmer med den siste raden i tabellen i leksjon 2.

Hva påvirker steilefarten?

• Tyngde. Den står under en kvadratrot. 20 prosent mer tyngde (1 200 kg) gir V_s × √1,2 ≈ 27,4 m/s.
• Tetthet. Høyere oppe er luften tynnere. Ved 3 000 m i standardatmosfæren (ρ ≈ 0,91) skjer steilingen ved en sann luftfart på omtrent 29 m/s.
• Klaffer. De øker C_Lmax. Med C_Lmax = 2,0 blir V_s ≈ 22,4 m/s.
• Belastningsfaktor. I en sving eller ved en pull-up-motstand må vingen bære mer enn tyngden: steilefarten øker med √n. Ved n = 2 steiler leketallsflyet ved omtrent 35 m/s. Se Verden 2 for hvordan dette henger sammen med krengningsvinkelen.

Hvorfor separerer strømningen? Langs oversiden av vingen øker farten til luften først, og trykket synker. Deretter må luften bremse og trykket må bygges opp igjen mot bakkanten. Luften helt nær overflaten ( grenselaget) er langsom og utmattet. Ved en bratt vinkel blir trykkøkningen så plutselig at dette langsomme laget ikke klarer å presse seg mot den, stopper, snur og løfter seg fra overflaten. Alt nedstrøms fra dette punktet er en turbulent kjølvannstrøm, og løftet kollapser. Flow Lab viser hvorfor potensiell strømning aldri separerer, og hvorfor ekte vinger gjør det.

Hvordan føles det? Før steiling kan en vinge begynne å riste og vibrere når strømningen begynner å brytes opp. Etter steilingen faller ofte den ene vingen eller nesen på flyet. Prinsippet på fysikknivå for å komme seg ut av steiling følger av årsaken: Problemet er en for stor angrepsvinkel, så løsningen er å redusere angrepsvinkelen (ved å slippe opp på opptrekket og senke nesen i forhold til luftstrømmen). Hvordan et bestemt fly flys ut av en steiling, lærer man av instruktører under opplæring for den aktuelle flytypen.