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¿Por qué vuelan los aviones?

Esta es una pregunta que a menudo se le hace a los pilotos y casi todos podemos responder acertadamente. Sin embargo en muchas ocasiones la respuesta simplemente no es correcta o, lo que es peor, es errónea.

La explicación más popular está basada en el principio de Bernouilli, que es muy fácil de entender, y que nos dice que la presión de un fluido (líquido o gas) en movimiento disminuye si aumenta su velocidad. Aplicado al ala de un avión moviéndose en una masa de aire, si dos partículas que están juntas se encuentran con un perfil alar (un ala) y una se mueve por la parte superior mientras que la otra lo hace por la parte inferior, para encontrarse de nuevo a la vez, la que va por la parte superior debe ir mucho más rápido (más velocidad, por tanto menor presión en la parte superior del ala) para recorrer la mayor distancia del ala en ese lado.

Ala

 Según esta explicación, la caída de presión en la parte superior hace que se genere una fuerza llamada sustentación que "tira" del ala hacia arriba.

El incoveniente es que no es del todo cierto y no explica, por ejemplo, por qué los aviones pueden volar en invertido. O por qué vuelan los aviones de acrobacia, con perfiles alares simétricos. Tampoco es cierto que las partículas que se han "dividido" concurran a la vez en el borde de salida del ala (principio del tránsito en tiempo equivalente).

En realidad, para entender cómo un ala genera sustentación, debemos recurrir a las leyes de Newton, especialmetne a la tercera, que dice que a toda acción le corresponde una reacción igual y de sentido opuesto.

Es decir, el ala hace algo a la masa de aire (acción) y la sustentación es la reacción de la masa de aire.

En este dibujo, el aire a más presión tiende a fluir hacia donde haya menos presión, pero se encuentra el perfil alar en su camino y no puede más que empujarlo, creando parte de la sustentación. De hecho, parte de esta presión se escapa por la punta del perfil creando una turbulencia llamada vórtice de punta de plano (algún día volveremos sobre este tema).

Pero esto no es todo.

El fluido que va por la parte superior no sólo va hacia atrás sino que también va hacia abajo. Esta acción del aire forzado hacia abajo por la acción de un perfil se conoce con el nombre de downwash.

Como indicaba antes, por la tercera ley de Newton, la reacción al downwash es la otra componente de la sustentación.

Downwash


En resumen, uno de los responsables de la sustentación es el downwash. Y la sutentación depende tanto de la forma como del tamaño de la superficie alar, también de la densidad del aire y de la velocidad del viento relativo. Recordemos que cuanta más velocidad, menor es la presión en la parte superior del ala, más aire libre es atraído, mayor será el downwash y, por tanto, mayor la sustentación.

Para saber más recomiendo que consulteis la gran cantidad de información disponible tanto en libros como en internet, y porque hay mucha información, no voy a recomendar específicamente ninguna de ella.

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