¿PORQUÉ VUELA UN AVIÓN?
Un avión, para volar, necesita sustentarse en el aire sin caer, condición esta que produce la necesaria oportunidad para que el aparato se desplace a gran velocidad horizontalmente, impulsado por sus motores. La sustentación en el aire permite entonces la disminución de la gran resistencia al avance que tendría el bólido en contacto con la tierra, posibilitando alcanzar una gran velocidad de traslado, la que es tanto más elevada cuanto más altura alcanza el aparato, por la disminución de la densidad del aire con la altura, que produce la única resistencia al avance
FUERZAS EN JUEGO:
Un avión que ya alcanzó su velocidad crucero, posee el siguiente esquema de fuerzas que actúan sobre el mismo:
De manera que la fuerza de los motores Fm se compensa exactamente con la resistencia que ofrece el aire al avance, Fd.
Mientras que el peso P del avión es exactamente compensado por la fuerza Fs de sustentación que provee el aire circundante, en sentido ascendente.
Decimos el aire y no el viento, porque se puede demostrar que es así. Veamos
Decimos el aire y no el viento, porque se puede demostrar que es así. Veamos
a) Acercamiento a la cuestión: Como las alas del avión son las que intervienen en la sustentación, analizaremos brevemente lo que sucede si consideramos a las alas como simples placas delgadas que se desplazan horizontalmente, con un cierto ángulo de incidencia alfa que consideraremos variable.
Se demuestra matemáticamente que la representación gráfica de Fs y Fd debidas al viento producido por el desplazamiento horizontal de la placa, es proporcional a la de CL y CD respectivamente, en el Gráfico siguiente:
Esto anuncia que la máxima Fuerza de sustentación que puede provocar un viento en este movimiento es equivalente a un 38% de la fuerza de los motores de arrastre, para un ángulo de incidencia de 55º.
Pero a 18º,que es el ángulo máximo posible en las alas de un avión, obtenemos cerca de 10% de la fuerza motora, como fuerza de sustentación.
Se deduce de aquí que debe estar interviniendo otro efecto para que las alas permitan alcanzar una fuerza de sustentación que iguale en valor al peso. Más aún teniendo en cuenta que la fuerza máxima que desarrollan los motores es alrededor del 30% del peso de un avión, como se desprende del siguiente cuadro, por lo que se puede asegurar que no alcanzaría aún el 100% de la fuerza de los motores para elevar un avión o mantenerlo sustentado en el aire:
MODELO
|
PESO
|
PESO COMBUST
|
FUERZA MOTORES
|
ALCANCE
|
RELACION 2/1
|
ton(1)
|
ton
|
ton(2)
|
km
| ||
AIRBUS 310
|
150
|
49
|
52
|
9600
|
0,35
|
AIRBUS 350
|
295
|
120
|
84
|
14800
|
0,28
|
AIRBUS 380
|
560
|
248
|
127
|
15200
|
0,23
|
FUENTE: AIRBUS
De manera que el efecto placa de arrastre atribuído al viento producido por el desplazamiento horizontal del avión, es despreciable como fuente de sustentación.
Primera conclusión: EL AVIÓN NO ES SUSTENTADO POR EL VIENTO PRODUCIDO POR LA ACCIÓN DE SUS MOTORES.
Pero paralelamente, esta experiencia nos permite deducir que el ángulo óptimo respecto a la tierra para hacer volar un barrilete es de 55º, lo que no es despreciable desde el punto de vista práctico mundano.
a) El otro efecto:
Es producido por la asimetría geométrica del perfil de las alas, que dicho sea de paso, fue inventado por la naturaleza a través del pájaro. Este perfil asimétrico se encarga de producir una velocidad de viento en la cara superior del ala, mayor que la de la cara inferior, y por una ley física comprobada, esto implica que aparecerán dos presiones de aire diferentes en ambas caras, siendo la de la cara superior menor que la de la inferior. Con estas dos presiones de aire diferentes, se produce la fuerza de sustentación sobre las alas.
Segunda conclusión: EL VIENTO PRODUCIDO POR EL ARRASTRE DE LOS MOTORES ES SÓLO ÚTIL PARA PROVOCAR LA DIFERENCIA DE PRESION DE AIRE SOBRE LAS ALAS.
b) y otro más: Podemos asegurar que sin aire el avión no vuela, sustentándose. Por lo tanto
arribamos a la
Tercera conclusión: SI EL AVIÓN NO ES SUSTENTADO POR EL VIENTO, DEBE SER SUSTENTADO POR EL AIRE CIRCUNDANTE.
Y esto puede ser sencillo de comprender si, como establece la Física , aceptamos que una presión de aire es una densidad de energía en un punto de una masa de aire. Por lo tanto la diferencia entre dos densidades de energía diferentes en el aire que rodea al ala, dará lugar a una energía resultante sobre el ala, por aplicación del principio de conservación de la energía, que produce en consecuencia la sustentación del avión.
Cuarta y última conclusión: EL AIRE ES UNA FUENTE REAL DE ENERGÍA, QUE ACTUALMENTE ES USADA SOLAMENTE POR LOS PÁJAROS Y LOS AVIONES.
