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¿Cómo vuela un avión?

Al ver cómo levanta un avión siempre pienso que aparte de principios básicos de la física, hay un poquito de magia.

80 mil libras de metal toman velocidad en una tira de asfalto, y antes de que nos demos cuenta, se separa del suelo, y está volando.

Aparte de la magia, ¿Qué es lo que hace que un avión vuele?

El avión siempre está afectado por cuatro fuerzas. Sustentación, que va hacia arriba. Peso, que va hacia abajo. Empuje, que va hacia adelante. Resistencia, que va hacia atrás.

En vuelo recto y nivelado, es decir, cuando el avión vuela a una velocidad constante y a una altitud constante, las fuerzas están en equilibrio; la sustentación es igual al peso, y el empuje es igual a la resistencia.

Para que el avión ascienda y acelere, por ejemplo en el ascenso inicial, luego del despegue, la sustentación deberá ser mayor al peso, y el empuje deberá ser mayor a la resistencia.

Pero, ¿Cómo se produce la sustentación?

La sustentación es una fuerza que se genera en las alas del avión, con una tendencia hacia arriba. Las alas del avión están diseñadas para que haya una diferencia de velocidad entre las moléculas de aire que pasan por arriba de la superficie alar, y las que pasan por debajo. Se busca en este diseño que las moléculas que viajan en la parte superior vayan a una velocidad mayor que las moléculas en la parte inferior. De esta forma, por principios físicos, las moléculas que viajan más rápido, en la parte de arriba del ala, generan menos presión que las moléculas en la parte de abajo. Esta diferencia de presiones es lo que genera la fuerza hacia arriba que se conoce como sustentación, y hace que el avión vuele.

Es importante entender también que el piloto necesita diferentes niveles de sustentación en distintas fases del vuelo. Por esta razón, las alas de un avión comercial moderno pueden cambiar de forma durante el vuelo. Esto se lleva a cabo por medio de los Flaps y los Spoilers.

Durante el vuelo de crucero, por ejemplo, se busca un ala que genere sustentación a altas velocidades, con la menor cantidad de resistencia posible. En vuelo de crucero, el ala está configurada en su formato más “limpio”, es decir, sin ningún aditamento que alargue o modifique su superficie.

En contraste, durante el aterrizaje, se busca un ala que genere sustentación a bajas velocidades. Para esto, es necesaria un ala más grande, ya que si la velocidad de avión va a ser baja, se necesita una mayor superficie para que más moléculas puedan ejercer la suficiente fuerza que se necesita para sostener el peso del avión. La extensión del ala se logra a través del uso de los flaps.

ejemplo de flaps en aterrizaje

Por último, también es importante saber que no siempre el piloto querrá la poca resistencia de un ala limpia. Hay veces que queremos que el avión “vuele peor”, y queremos menos sustentación en las alas. Esto ocurre a veces durante algunos descensos, cuando debemos perder altura rápido sin ganar velocidad. En este caso se utilizan los spoilers, que simplemente rompen, de forma clave, el flujo de aire de las moléculas en la parte superior del ala, haciendo que se genere menos sustentación.

Ejemplo de Spoilers en aterrizaje

Durante el aterrizaje, los spoilers se activan de forma automática en la mayoría de los aviones, si fueron previamente armados por el piloto. En este caso, en la tierra, los spoilers se usan para destruir casi la totalidad de la sustentación producida por las alas, y hacer que todo el peso del avión caiga sobre el tren de aterrizaje. De esta forma, se evita que el avión vuelva a volar una vez que tocó tierra, y además se incrementa la efectividad de los frenos de las ruedas al tener mayor fricción.

¿Qué te quedaste con ganas de saber? Pregúntale al piloto.

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Alejandro Muller-Karger

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