¿Por qué vuela un avión?

Estamos más que acostumbrados a verlos y algunos, como es mi caso, a usarlos. Vas al aeropuerto, te montas, y una mole de metal de decenas de toneladas vuela como un pájaro por el cielo. Pero, ¿como es esto posible?

Respuesta corta: pues porque tenemos atmósfera. Respuesta larga: esto ya es un poco más complicado.

Bernoulli, Venturi y Newton: avión en el aire.

Daniel Bernoulli  comprobó experimentalmente que "la presión interna de un fluido (líquido o gas) decrece en la medida que la velocidad del fluido se incrementa", o dicho de otra forma "en un fluido en movimiento, la suma de la presión y la velocidad en un punto cualquiera permanece constante".

Así mismo, Giovanni Battista Venturi, comprobó experimentalmente que al pasar por un estrechamiento las partículas de un fluido aumentan su velocidad.

3ª Ley del movimiento de Newton: Para cada fuerza de acción hay una fuerza de reacción igual en intensidad pero de sentido contrario.

Uniendo estos tres principios, obtendremos el porqué un avión vuela.

Como podemos apreciar en la imagen, las alas del avión tienen un cierto ángulo con respecto al eje longitudinal del avión. Esto hace que cuando el avión coge velocidad, el aire incida cada vez con más fuerza contra el ala (y el resto del avión), cumpliendo con la tercera ley de Newton, y provocando que el avión se coja un cierto ángulo, llamado ángulo de despegue. Para mejorar esto, los aviones disponen de unos alerones, o flaps, que aumentan la incidencia del aire y que se cerrarán una vez se acabe la maniobra de despegue.

Una vez en el aire, serán los efectos Bernoulli y Venturi los que mantendrán el avión en el aire. Esto se debe a la forma de ala, que obliga al aire a circular a mayor velocidad por la parte superior que por la parte inferior, haciendo así que la presión de la parte inferior sea mayor que la de la parte superior de ala. Esto se ve mejor en la imagen.

Lo que provoca que el propio aire sustente el avión en el aire, siguiendo un esquema tal y como se ve en la figura.

Esto dependerá, siempre, de la densidad y velocidad del propio aire. Si cualquiera de estas dos variables cambia, nos encontraremos con una perdida de sustentación, que dará lugar a los conocidos "baches".

Otra cuestión estudiada es lo que ocurre en la punta del ala. Ahí, como la presión de debajo del ala es mayor que en la parte superior, este tiende a subir, provocando una turbulencia, llamada wingtip vortex.

Por eso vemos, en algunos aviones, vemos que tienen "las puntas de las alas dobladas hacia arriba", o algo similar, para evitar que estas turbulencias y que el avión tenga menos resistencia y consuma menos combustible. Estos elementos son los conocidos como Winglets.

Conclusiones

Como hemos visto, las alas del avión son las responsables directas de mantenerlo en el aire. Por eso no hemos tocado temas como la cola del avión, o los deflectores de frenado, que darían para un nuevo post.

Como un plus os dejo este vídeo en el que se explica, perfectamente, como funciona la aerodinámica de un avión.

Referencias:

•      Manual de vuelo: principios básicos.
•      Manual de vuelo: principios básicos - flaps.
•      Manual de vuelo: principios básicos - aerodinámica.
•      Introducción a la teoría de perfiles: Sustentación aerodinámica.
•      Per ardua ad astra: Vórtices, winglets y demás parafernalia aerodinámica.

Jose E. Carrera