Почему острая передняя кромка приводит к большему пику давления?

Представление о воздушном потоке с углом атаки 15 градусов очень полезно для понимания распределения отрицательного давления на верхнем крыле. Дым в аэродинамических трубах используется, чтобы можно было увидеть схему воздушного потока. Да, нелогично, чтобы более тонкое крыло имело более высокий пик давления, но обратите внимание, что ОБЩАЯ область отрицательного давления как 4408, так и 4415 очень близка.

Здесь происходит то, что большая лобовая площадь 4415 создает больший, но не такой низкий пузырь давления при угле атаки 15 градусов (см. график), чем у 4408. Попробуйте наложить два аэродинамических профиля под углом атаки 15 градусов, а также бросить тоже в плоской тарелке.

Помните, более высокий пик давления не означает более высокое общее отрицательное давление. Это означает, что, как говорит @Jan Hudec, молекулы воздуха, которые имеют массу и скорость (инерцию), не могут повернуть острый угол так же легко, как небольшой поворот.

Представьте себе 20 гоночных автомобилей, едущих по трассе вместе. Они сделают небольшой поворот вместе, но если слишком быстро войти в очень крутой поворот, будет вакуумный пик (отсутствие) автомобилей на ближней стороне поворота!

Чтобы избежать передней кромки, воздух первоначально отклоняется вверх. По инерции он продолжал бы двигаться вверх. Однако вязкость не позволяет ему иметь резкие скачки скорости, поэтому воздух прямо над крылом вытягивается, создавая область пониженного давления, которая заставляет встречный воздух вращаться вокруг крыла - пик всасывания. Более острая передняя кромка означает, что угол между воздухом и изогнутой поверхностью увеличивается быстрее, поэтому для удержания воздуха требуется более глубокий пик всасывания.

Поскольку силы вязкости ограничены определенной величиной, они могут заставить воздух следовать такой резкой кривизне. По мере увеличения угла атаки воздух, обтекающий верхнюю поверхность, должен обходить большую часть передней кромки. С более острой передней кромкой угол, на который он должен повернуться, увеличивается быстрее, поэтому он начнет отделяться раньше.

Срыв задней кромки также связан с вязкостью. Это предотвращает разрыв скорости и на поверхности крыла, поэтому вблизи поверхности возникает пограничный слой, в котором скорость потока изменяется от нуля до скорости набегающего потока. Этот пограничный слой увеличивается в толщине, тем больше при большем угле атаки, и когда он становится настолько толстым, что сил вязкости становится недостаточно, чтобы поддерживать его движение, от задней кромки вползает отрывной пузырь. Вот почему крылья с более длинной хордой сваливаются при меньшем угле атаки. Даже если это один и тот же профиль, увеличенный в масштабе.

Этим же объясняется и то, как вихреобразователи увеличивают критический угол атаки: турбулентность перемешивает пограничный слой, увеличивая скорость в нем даже при том, что средняя кормовая составляющая не увеличивается, что препятствует его застою и полному отрыву.