Обмеження теорії крила: зрив потоку
На рис. 23 показано, що корисність теорії обумовлена обмеженою областю значень кута атаки, що включає відносно малі кути, позитивні і негативні. Поза цією областю значень виміряна підйомна сила падає набагато нижче значень, передбачених теорією. Фізичне пояснення цієї невідповідності, підтвердженого візуальними спостереженнями, наступне. Як вже говорилося, підйомна сила, що діє на крило, виникає завдяки різниці в тиску між верхньою і нижньою поверхнею. Цю різницю в тиску можна зберегти, тільки якщо протягом утримується біля поверхні. Дійсно, при малих кутах атаки протягом відчуває незначні перешкоди, але утримується біля поверхні. Однак коли кут збільшується, повітря зустрічає всі зростаючі перешкоди, щоб зберегти зіткнення, особливо на верхній поверхні, де йому доводиться прокладати собі дорогу всупереч зростаючого тиску, і він відривається від поверхні до того, як досягне задньої кромки. Цей відрив призводить, по-перше, до значно меншому значенню циркуляції в порівнянні з тим, яке задає умову Кутта-Жуковського, і, по-друге, до фактичного зниження циркуляції з збільшує кутом атаки. Таким чином,
існує певний критичний кут атаки для кожного профілю крила, понад якого підйомна сила більше не зростає з кутом, а починає зменшуватися. В такому випадку про крилі кажуть, що воно знаходиться під закритичних кутом атаки. Це явище має велике значення, оскільки воно визначає максимальне навантаження, яку може витримувати крило при заданій швидкості, і, зокрема, безпечну посадкову швидкість літака.
Мабуть, іноді зрив потоку трапляється і у птахів. Зрив потоку у птахів можна викликати, якщо у людини є деякі знання з аеродинаміки. Я часто намагався зробити це з чайками на березі озера Констанс (Constance). Я тримав в руці хліб, і коли птахи намагалися дістати його, я повільно відсмикував руку. Тоді птиці намагалися зменшити швидкість, щоб дістати його, що вимагало збільшення коефіцієнта підйомної сили. Очевидно, що кілька разів птиці перевищували критичний кут своїх крил і падали. Різниця між птахом і літаком полягає в тому, що птах може легко створити додаткову підйомну силу, енергійно махаючи крилами.
Явище зриву потоку в основному залежить від вузьких впливів, якими нехтують в теорії циркуляції підйомної сили. У нас все ще немає надійної теорії, що пророкує кут, при якому відбувається зрив потоку, або картину потоку навколо крила, коли воно знаходиться під закритичних кутом атаки. Однак ми знаємо деякі засоби, які ефективні не для повного запобігання зриву потоку, а для його відстрочки. Такі кошти називаються пристроями для збільшення підйомної сили.
Одне з таких пристроїв - паз біля передньої кромки, винахід Густава Лахмана і сера Фредеріка Хендли-Пейджа. Паз запобігає відриву потоку від околиці передньої кромки, який є найнебезпечнішим видом відриву. Замість неповоротного паза в крилі можна також встановити рухливе крильце попереду передньої кромки. Крильце переміщається вперед автоматично негативним тиском при високих кутах атаки і створює паз, який при нормальному польоті залишається закритим. Лахман, німецький льотчик під час Першої світової війни, який пізніше отримав докторський ступінь в Аахенський університеті, захистивши дисертацію з теорії паза, розповів мені, що думка про пазе зародилася у нього, поки він лежав у військовому госпіталі після серйозної аварії, викликаної зривом
потоку. Хендли-Пейдж в Англії незалежно прийшов до того ж винаходу. Пізніше вони разом працювали. Ще один пристрій, що затримує зрив потоку, це розрізний закрилків або закрилків з пазами, встановлений біля задньої кромки. Майже у кожного літака є такий щиток на задній кромці, і його дія можна спостерігати під час посадки.