¿Cómo vuelan los aviones?

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 nuestro curso 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

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 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.

¡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.