Minska farten för mycket.

Öka anfallsvinkeln så växer lyftkraften, ett tag. Sedan förändras något. Vid den kritiska anfallsvinkeln, ungefär 15° i exempelmodellen, separerar det jämna luftflödet över vingens ovansida från ytan och bryts upp i virvlar. Lyftkraften minskar och luftmotståndet ökar. Detta kallas överstegring.

Två saker att få klart för sig direkt:

• Överstegring har ingenting att göra med att motorn stannar. Ett flygplan kan överstegras när motorn går på full effekt, och ett segelflygplan har ingen motor alls.
• Överstegring orsakas av anfallsvinkeln, inte av hastigheten. En vinge överstegras när α går förbi den kritiska vinkeln, och det kan hända vid vilken hastighet som helst.

Överstegringshastigheten. I planflykt är lyftkraften lika stor som tyngden. Vid den största möjliga lyftkraftskoefficienten, C_Lmax, är hastigheten den lägsta där vingen fortfarande kan bära tyngden:

V_s = √( 2W / (ρ S C_Lmax) )

För exempelplanet: W = 9 810 N, ρ = 1,225, S = 16 m², C_Lmax = 1.6. Då är V_s = √(19 620 / 31,36) ≈ 25 m/s, vilket är ungefär 90 km/h eller 49 knop. Detta stämmer med den sista raden i tabellen i lektion 2.

Vad påverkar överstegringshastigheten?

• Tyngd. Den ingår under en kvadratrot. 20 procent mer tyngd (1 200 kg) ger V_s × √1,2 ≈ 27,4 m/s.
• Densitet. Högre upp är luften tunnare. På 3 000 m i standardatmosfären (ρ ≈ 0,91) sker överstegringen vid en verklig lufthastighet på ungefär 29 m/s.
• Klaffar. De höjer C_Lmax. Med C_Lmax = 2,0 blir V_s ≈ 22,4 m/s.
• Belastningsfaktor. I en sväng eller en pull-up måste vingen bära mer än tyngden: överstegringshastigheten ökar med √n. Vid n = 2 överstegras exempelplanet vid ungefär 35 m/s. Se Värld 2 för hur detta hänger ihop med bankningsvinkeln.

Varför separerar flödet? Längs vingens ovansida ökar luftens hastighet först och trycket sjunker, och sedan måste luften sakta ner och trycket återhämta sig mot bakkanten. Luften alldeles nära ytan ( gränsskiktet) är långsam och uttröttad. Vid en stor vinkel är tryckåterhämtningen så plötslig att det långsamma lagret inte kan pressa sig mot den, stannar, vänder och lossnar från ytan. Allt nedströms från den punkten är en turbulent vak, och lyftkraften minskar kraftigt. Flow Lab visar varför potentialflödet aldrig separerar och varför riktiga vingar gör det.

Hur känns det? Innan överstegringen kan en vinge skaka och vibrera när flödet börjar brytas upp. Efter överstegringen sjunker ofta ena vingen eller nosen. Principen för återhämtning på fysiknivå följer av orsaken: problemet är en för stor anfallsvinkel, så lösningen är att minska anfallsvinkeln (genom att lätta på upptagningen och sänka nosen i förhållande till luftströmmen). Hur man flyger ur en överstegring med ett visst flygplan lärs ut av instruktörer under utbildningen för den typen.