Que un avión de cientos de toneladas consiga alzarse del suelo, mantenerse en el aire y recorrer miles de kilómetros parecía algo imposible hasta que los hermanos Wright realizaron el primer vuelo controlado el 17 de Diciembre de 1903.
Existen unas fuerzas físicas, una aerodinámica y un equipo humano de control que consiguen lo que parece imposible, hacer volar un avión.
Durante nuestros cursos de piloto de avión profundizarás en todo lo relacionado con el vuelo de estas aeronaves, pero queremos adelantarte el trabajo y meternos un poco en materia para empezar a explicarte cómo vuelan los aviones y cuáles son los factores principales que influyen para que un vehículo de tales dimensiones, cargado de pasajeros o mercancías, consiga mantenerse en el aire.
¿Por qué vuelan los aviones? Un poco de física: las fuerzas que actúan para que los aviones vuelen
Para cómo vuelan los aviones tendremos que adentrarnos en la física, concretamente en cuatro fuerzas que aplicadas sobre las alas de un avión permiten que puedan surcar los cielos sin precipitarse al vacío.
Son cuatro las fuerzas básicas que actúan durante el vuelo y hacen que el avión avance y se mantenga a flote:
Resistencia
La resistencia que se produce ante el avance de un avión en el aire es la fuerza que actúa en dirección contraria de forma proporcional al movimiento del aparato en dicho medio. El rozamiento que se produce hace disminuir su velocidad.
Empuje
Es una fuerza reactiva producida cuando un objeto acelera o expulsa masa en una dirección, lo que ocasiona una fuerza que le permite contrarrestar la resistencia del aire. Así, por ejemplo, un motor a reacción de un avión descarga un chorro de gas para generar el empuje.
Peso
Se deriva de la fuerza de la gravedad de la tierra hacia el avión. Para estabilizar el peso, en la cola del avión se hallan los estabilizadores, horizontal y vertical, que permiten regresar al avión a su estado inicial tras sufrir una perturbación.
Sustentación
Se trata de la fuerza aerodinámica perpendicular al flujo del aire que se produce cuando, por ejemplo, un avión avanza a través del mismo. La parte principal que permite esto en una aeronave son sus alas y su ‘ángulo de ataque’, es decir, el que crean la forma e inclinación del perfil del ala del avión respecto a la dirección del aire incidente.
El reto es conseguir más sustentación que arrastre y esto un avión lo consigue gracias al perfil aerodinámico especial de sus alas, denominado perfil alar (airfoil).
¿Cómo funciona un avión? ¿Cómo se mantiene en el aire?
Las alas de los aviones son esenciales para que un avión pueda mantenerse en el aire, ya que es el elemento que permite que la aeronave se mantenga en el aire, además de contener los motores que son los que permiten que el avión se impulse hacia delante.
¿Cómo se produce la sustentación gracias a la alas?
Como te indicamos en el punto anterior, la fuerza de sustentación permite levantar a la aeronave del suelo.
El citado diseño airfoil de las alas del avión -que dependerá de las características de este y del uso que se le vaya a dar- permite desviar el aire, creando una diferencia de presiones en ambos lados de las alas -encima y debajo-, que origina un desequilibrio y así genera una fuerza que tira hacia arriba y que denominamos sustentación, elevando al aparato durante el despegue y manteniéndolo a flote a lo largo del vuelo.
Para entender esto de una forma sencilla te proponemos que pruebes a sacar la mano por la ventanilla de un coche en marcha. Comprobarás que cuanto mayor sea la velocidad del vehículo, más fácil te resultará mantener suspendida la mano en el aire.
Con las alas de un avión ocurre lo mismo: cuanto mayor sea la velocidad del avión cruzando el aire, mayor será la fuerza de sustentación. Por esta razón, los aviones necesitan una pista de despegue lo suficientemente larga para alcanzar la velocidad necesaria para alzarse en vuelo.
Otro de los factores básicos que contribuye a aumentar la fuerza de sustentación es el ángulo de ataque de las alas. Si volvemos al ejemplo de la mano, puedes comprobar que al variar la inclinación de ella puedes actuar sobre la fuerza que la eleva.
Lo mismo ocurre con las alas del avión y es lo que se denomina el ángulo de ataque. Estas inclinación se puede cambiar subiendo o bajando el morro del avión gracias a unas superficies de control situadas en la cola.
La importancia de los motores para el vuelo de los aviones
La finalidad principal del motor de los aviones es conseguir velocidad respecto al aire, empujando a la aeronave hacia adelante.
En la actualidad, los modelos de aviones comerciales cuentan con motores a reacción realizan cuatro tiempos básicos: compresión, combustión, expansión y escape.
El proceso que ocurre en su interior es el siguiente: el aire entra en el motor y aumenta la presión gradualmente hasta alcanzar la compresión. Luego llega a la cámara de combustión donde se inyecta el combustible con el aire comprimido, lo que incrementa drásticamente la presión y la temperatura del aire. Así, el flujo de gases llega a las turbinas, accionando los diversos accesorios del motor, y pasando luego al escape, donde se expulsa al exterior a gran velocidad, produciendo la fuerza necesaria para impulsar el avión hacia delante.
Uno de los factores más importantes para un motor de avión es el consumo de combustible que haga. Por ello, los motores comerciales actuales usan únicamente la cantidad de aire necesaria para obtener la energía que realiza la compresión, consiguiendo la fuerza de empuje de forma más barata.
¿Cómo se elevan y despegan los aviones?
El proceso de despegue es uno de los más técnicos e importantes del vuelo. Es el momento en el que los motores van a máxima potencia y todo debe funcionar a la perfección.
Un despegue de avión sigue estos paso para ser completado con éxito:
- Preparación: Antes del despegue, el avión se dirige a la pista de despegue en el aeropuerto. Los pilotos y la tripulación realizan una serie de comprobaciones y ajustes para asegurarse de que todo esté en orden y listo para el vuelo.
- Pista de despegue: El avión se coloca en la pista de despegue, que es una larga y recta franja en el aeropuerto. Esta pista es especialmente diseñada para que los aviones puedan acelerar y tomar vuelo de manera segura.
- Empuje de los motores: Los motores del avión comienzan a funcionar a máxima potencia, proporcionando la energía necesaria para el despegue. Los aviones a reacción utilizan turbinas para generar una fuerte corriente de aire hacia atrás, lo que impulsa al avión hacia adelante.
- Velocidad de despegue: A medida que los motores aceleran, el avión gana velocidad en la pista. La velocidad requerida para despegar varía según el tipo y el tamaño del avión, pero en general, los aviones comerciales suelen necesitar alcanzar una velocidad de aproximadamente 250 a 300 kilómetros por hora.
- Elevación: Una vez que el avión ha alcanzado la velocidad de despegue, los pilotos ajustan los controles para elevar la nariz del avión hacia arriba. Esto se logra mediante el movimiento de los alerones y el elevador, que son superficies móviles en las alas y en la cola del avión, respectivamente.
- Sustentación: Cuando la nariz se eleva, el flujo de aire sobre las alas cambia, creando una fuerza llamada sustentación. Esta fuerza empuja hacia arriba al avión, superando el efecto de la gravedad, lo que permite que el avión se eleve del suelo.
- Despegue: Con la combinación de la velocidad, la sustentación y el ángulo adecuado de ascenso, el avión logra despegar del suelo y se eleva en el aire. ¡Es en este momento cuando realmente empieza el vuelo!
- Recogida del tren de aterrizaje: Una vez que el avión está en el aire y seguro de que el despegue ha sido exitoso, los pilotos recogen el tren de aterrizaje, que es la estructura que permite que el avión ruede por la pista durante el despegue y aterrizaje. Al retraerlo, se reduce la resistencia y el avión se vuelve más aerodinámico.
- Ascenso: Después del despegue, el avión sigue ganando altura y ajusta su rumbo para dirigirse hacia su destino. Los pilotos continúan gestionando la velocidad, el ángulo y otros parámetros para asegurar un vuelo suave y seguro.
¿Cómo aterrizan los aviones?
Aterrizar un avión, al igual que el despegue es uno de los momentos más delicados en los que los pilotos demuestran su valía y su técnica. En el aterrizaje uno de los puntos más importantes el control de la velocidad y el momento en el que se toca tierra
Estos son los pasos que sigue un avión para aterrizar:
- Descenso: Antes de aterrizar, el avión comienza su descenso desde la altitud de crucero, que es la altura a la que volaba durante el vuelo. Los pilotos reducen la potencia de los motores y ajustan el ángulo del avión para que inicie un descenso suave hacia el aeropuerto.
- Control de velocidad y trayectoria: Los pilotos controlan la velocidad del avión y su trayectoria mediante los controles de vuelo, como el timón, los alerones y el elevador. El objetivo es mantener una velocidad segura y una trayectoria estable hacia la pista de aterrizaje.
- Pista de aterrizaje: El avión se dirige hacia la pista de aterrizaje del aeropuerto. Los controladores de tráfico aéreo guían al avión y le indican cuándo y cómo descender para alinearse adecuadamente con la pista.
- Configuración de aterrizaje: Antes de tocar tierra, el avión debe prepararse para el aterrizaje. Los pilotos despliegan el tren de aterrizaje, que son las ruedas que permiten que el avión ruede por la pista, y ajustan los flaps y los alerones para aumentar la sustentación y reducir la velocidad.
- Toque de tierra: A medida que el avión se acerca a la pista, los pilotos continúan ajustando la velocidad y el ángulo para asegurarse de que el avión aterrice suavemente. El piloto principal, llamado «comandante de vuelo» o «piloto al mando», guía el avión hacia el suelo.
- Reversa de empuje: Una vez que las ruedas del avión tocan la pista, los pilotos activan el reverso de empuje en los motores. Esto ayuda a reducir la velocidad y permite que el avión se detenga más rápidamente.
- Rodaje: Después del aterrizaje, el avión rueda por la pista hasta llegar a una zona adecuada para salir de la pista, como una calle de rodaje o una plataforma. Allí, se apagan los motores y el avión se dirige hacia la puerta de desembarque.
- Apagado de motores y desembarque: Finalmente, una vez que el avión llega a la puerta de desembarque, se apagan los motores, se retiran las escaleras y los pasajeros pueden desembarcar de manera segura.
¡Y RECUERDA!
- Un fallo de motor, eléctrico, despresurización o cualquier otro dentro del avión no haría que las alas dejasen de funcionar y de mantener el avión en sustentación.
- No olvides que en un caso extremo y poco probable de que el avión se quede sin motores, este no caería en picado como una piedra sino que descendería planeando gracias al aire que hay debajo de él, a la velocidad que lleva y a su estructura, claro, diseñada para volar.
