Почему датчики угла атаки размещены вне самолета?

Нет, разместить датчики внутри самолета невозможно, потому что датчики угла атаки нуждаются в контакте с окружающим воздухом, чтобы измерять, как вы сами упоминаете, «относительное движение между самолетом и окружающим воздухом».

Насколько мне известно, никто не изобрел метод измерения внешнего потока изнутри. Это не означает, что это невозможно сделать, как можно представить, например, массив датчиков, использующих некую доплеровскую велосиметрию или другие методы для определения скорости и направления потока. Это, вероятно, было бы привередливо, и, по моему опыту, стандартные индикаторы AOA надежны (меня поражает, что у 737 было несколько отказов датчиков).

Существует несколько «только программных» решений AOA, таких как предлагаемое Aspen , которые не используют никаких датчиков (кроме обычной системы Пито).

Поскольку индикатор Aspen Evolution AOA рассчитывает угол атаки на основе данных огибающей полета, полученных от компьютера данных о воздухе и системы отсчета пространственного курса (AHRS), встроенной в Evolution 1000 PFD или Evolution 1000 MFD, и сертифицированного GPS, для него не требуется дополнительное оборудование, и не требует каких-либо внешних модификаций самолета или датчиков.

И даже сертифицирован FAA , но, как отмечают другие, это всего лишь «оценка».

Но чтобы точно измерить угол атаки, вам нужна информация о жидкости, в которой вы движетесь.

это угол между базовой линией на теле (часто линией хорды аэродинамического профиля) и вектором, представляющим относительное движение между телом и жидкостью, в которой оно движется.

это правда, что вам нужно какое-то прямое знание об относительном воздушном потоке, чтобы сделать точное измерение AOA. Но количество оборудования, необходимого вне фюзеляжа, может быть незначительным.

Ознакомьтесь с решением Dynon для авионики с датчиком угла атаки.

Логика AOA находится внутри фюзеляжа, и никакие движущиеся части (например, флюгер) не установлены снаружи.

однако у этой, как и у любой другой трубки Пито, будут известные проблемы с обледенением.