Reflexiones

¿Por qué vuelan los aviones? 6 septiembre 2009

Un avión experimenta diferentes fuerzas cuando está en el aire:

• Empuje o tracción: Es una fuerza producida por los motores del avión, que “empuja” al mismo hacia adelante, en oposición a la fuerza de resistencia que ejerce la masa de aire.
• Resistencia aerodinámica: Fuerza que se opone al desplazamiento de objetos a través de fluidos. Desde el punto de vista físico los gases también se consideran fluidos. El diseño del avión debe minimizar esta resistencia.
• Peso: Debido al efecto de la gravedad, conocido por todos. Esta fuerza ejerce un empuje hacia abajo.
• Sustentación: Es el elemento clave. Se trata de una fuerza que ejerce empuje hacia arriba, contrarrestando la fuerza del peso.

Por tanto, para conseguir que un avión vuele tenemos que conseguir que la fuerza de sustentación venza la fuerza gravitatoria.

¿Como se consigue esto?

Gracias a la forma y orientación de los perfiles aerodinámicos.

La sustentación que mantiene al avión en el aire sólo se puede crear en presencia de un fluido, es decir, de la masa de aire que existe dentro de la atmósfera terrestre. Ni la sustentación ni la resistencia se producen en el vacío.

Por esta razón las naves espaciales no necesitan alas para moverse en el espacio exterior donde no hay aire, con excepción de los transbordadores que sí la necesitan para maniobrar a partir del momento que reingresan en la atmósfera terrestre y poder después aterrizar.

La presión de un fluido es importante. Conforme un sustancia fluye a lo largo de un objeto, va empujando ligeramente sobre la superficie (es decir, va ejerciendo presión sobre la superficie del objeto). Pequeños «empujones» sobre una superficie de gran tamaño pueden dar como resultado una fuerza de gran magnitud. La presión disminuye cuando la velocidad del fluido aumenta.

En aeronáutica se denomina ala a un cuerpo de perfil aerodinámico capaz de generar una diferencia de presiones entre su intradós y extradós al desplazarse por el aire lo que, a su vez, produce sustentación.

Esto lo conseguimos dotando al ala de una forma curva que hace que el aire que pasa por la parte de arriba necesite recorrer más espacio en recorrer el espacio del ala, que el aire que fluye por la parte de abajo, por lo tanto el aire tendrá que ir a una mayor velocidad en la parte de arriba que en la de abajo y como vimos en el punto anterior, cambia la presión (empuje) siendo menor en la parte de arriba que en la de abajo. Si esta fuerza es capaz de superar la fuerza que la gravedad ejerce sobre el avión, el avión vuela.

En los coches de Formula 1 estos perfiles están invertidos respecto a los de un avión, precisamente para conseguir el efecto contrario, que sea negativo para lograr mayor apoyo aerodinámico, además de con los alerones con el ahora famoso fondo plano.

Finalmente, falta explicar lo más fácil ¿Cómo conseguir controlar el aparato?

1.- Con el timón de profundidad, aumentamos también el ángulo de ataque para despegar o lo disminuimos para aterrizar.

2.- Con el timón de dirección con el que conseguimos el giro del avión sobre su eje vertical.

3.- Los flaps, que hacen el mismo efecto que el timón de dirección, pero a bajas velocidades, famoso por ser el fallo que provocó el último accidente en barajas al no poder tomar el avión altura.

4.- Con los alerones, provocamos que el avión muestre más resistencia al aire en un extremo que en el otro, lo que hace girar el avión a la derecha o a la izquierda. Este mismo efecto no es exclusivo de los aviones si no que también tiene otras usos, como en el parapente para girar la vela a una u otra dirección en el descenso.

Alerones