Почему на крыле особенно при взлете и посадке образуется конденсат?

Да, скорость и закрылки имеют значение.

Подъемная сила, создаваемая крыльями, примерно постоянна в течение всего полета. При полных баках она выше в начале полета, а при крене самолета снова выше для создания центростремительной силы для изменения его курса. Но разница небольшая¹.

Подъемная сила возникает из-за разницы давлений между двумя сторонами крыла. В крейсерском режиме эта разница невелика, но распространяется на большую часть хорды крыла . Однако на низкой скорости всасывание на верхней поверхности имеет пик сразу за передней кромкой, поэтому максимальное всасывание больше, чем в крейсерском режиме. Именно это измененное распределение давления вызывает конденсацию влаги, потому что позволяет относительной влажности воздуха подняться выше точки конденсации. В крейсерском режиме изменение давления ниже и точка росы не превышается. Кроме того, поскольку самолет летит медленнее, когда он находится близко к земле, воздух имеет больше времени для образования конденсата.

См. ниже цветной график распределения скорости по типичному аэродинамическому профилю авиалайнера в посадочной конфигурации. Красный символизирует самую низкую скорость (самое высокое давление), а фиолетовый — самые высокие скорости при самом низком давлении. Таких пиков всасывания следует избегать в крейсерском режиме, чтобы самолет мог летать с большим крейсерским числом Маха.

Профиль авиалайнера с механизированными устройствами в посадочной конфигурации ( источник изображения )

¹ Топливная доля авиалайнеров редко превышает 40%, а дополнительная подъемная сила при крене 30° составляет всего 15%.

С увеличением угла атаки давление на верхнюю поверхность крыла становится меньше. На следующем рисунке это показано. Обратите внимание, что давление сверху является всасывающим.

Источник: avstop.com

На этапе приземления угол атаки самолета выше, чем в других режимах. По этой причине на этапе посадки образуются облака конденсата.

Однако облака образуются при любом дозвуковом маневре, снижающем давление на верхнюю поверхность крыльев, например, при разворотах с большой перегрузкой.

Источник: www.telegraph.co.uk

Вспомним на секунду, что на верхней стороне крыльев давление ниже, чем набегающий поток (воздух вдали от самолета).

Если самолет движется во влажном воздухе, адиабатический процесс (от которого должны «страдать» все пакеты воздуха, попадающие к крылу), диктует, что:

и так как мы только что вспомнили, что$P_{wing} < P_{\infty}$, это означает, что$T_{wing} < T_{\infty}$.

Еще из ссылки на Википедию выше:

Адиабатическое охлаждение происходит, когда давление на адиабатически изолированную систему уменьшается, что позволяет ей расширяться, тем самым заставляя ее совершать работу над окружающей средой. Когда давление, приложенное к посылке воздуха, уменьшается, воздух в посылке может расширяться; по мере увеличения объема температура падает по мере уменьшения внутренней энергии.

Если начальный$T_{\infty}$была уже достаточно низкой, или если в воздухе было достаточно влажности, пакеты воздуха над крыльями оказываются ниже точки росы, производя конденсат, который вызвал ваш вопрос.

Но есть ли «более низкое» более низкое давление, когда угол атаки выше и, следовательно, это явление происходит чаще?

Да, более высокие углы атаки означают более высокую подъемную силу, которая создается более высоким перепадом давления между верхней и нижней частями крыла. Помните, что лифт примерно

и поскольку вес самолета не уменьшается, для поддержания постоянной подъемной силы на более низких скоростях (например, на скоростях непосредственно перед посадкой) вам потребуется более высокая$\alpha$.

Чтобы предотвратить необходимость использования экстремальных углов атаки, действие закрылков заключается в увеличении$C_{l\alpha}$, что означает, что при том же угле атаки вы получаете большую подъемную силу, изменяя приведенное выше пропорциональное соотношение.

Когда вы в следующий раз откроете банку с шипучим напитком, внимательно следите за тем, что первым выходит из отверстия. Крошечное облачко конденсата, которое быстро рассеивается. Это ваш личный демонстратор адиабатической декомпрессии. Это точно такая же физика, как на фотографиях выше.

мне кажется, что это явление проявляется только на этапе захода на посадку.

Полеты на больших высотах, где температура -40°F, топливо в крыльях холодеет .

Это мой ответ на первые две фотографии коммерческого самолета выше, одну фотографию пузыря пара или что-то еще об истребителе, я бы удалил из обсуждения слишком много неизвестных о картине, касающейся скорости и маневра. Коммерческий реактивный самолет, летящий на высоте > 30 000 футов в течение X времени, крыло становится приятной холодной пластиной, что увеличивает вероятность и делает его более распространенным явлением на этапе захода на посадку/посадки коммерческого рейса.