Pourquoi les avions volent?

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La question à un million de dollars, Pourquoi les avions volent? Una pregunta fácil, pero con una respuesta más compleja e interesante de lo que te imaginas.

post auteur par: Jean Matheus

La aviación comercial ha estado presente en la vida del ser humano por algo más de un siglo. Por esta razón muchas personas hoy en día lo ven como algo normal y ya no hay la capacidad de asombro de cómo logramos conquistar los cielos. C'est pourquoi il vaut la peine de lancer une série d'articles qui aident #AvGeeks et les gens en général, a entender cómo es que un avión hoy en día logra llevarnos de A a B en tan poco tiempo y todo lo que esto conlleva.

Cette nouvelle série de livraisons qui visent à informer, educar y enseñar sobre aspectos técnicos a gente que no tiene una formación técnica, pero sí el deseo de aprender y su pasión por la aviación trataremos temas interesantes gracias a Juan, nouveau contributeur du blog.

Pourquoi les avions volent?

Sin más preámbulo, lo primero que debemos resolver es los principios físicos básicos que gobiernan el vuelo de una aeronave. Lo primero que debemos reconocer es la presencia de ciertas fuerzas físicas que afectan a un objeto, en este caso un avión en vuelo. Debemos reconocer en un avión 4 fuerzas físicas muy importantes y que están relacionadas entre sí por las leyes de Newton que todos habrán oído alguna vez. Deux d'entre eux s'exercent verticalement (Axe Y) et deux d'entre eux horizontalement (axe x). Esta es quizá una simplificación (nous vivons dans un monde en 3D) sin embargo es suficiente para nuestro propósito.

Para que un avión pueda volar, doit être capable de surmonter deux forces clés: La resistencia aerodinámica que es una fuerza que actúa horizontalmente (pensemos en “arrastre”) y la gravedad que lógicamente atrae a un objeto al suelo, es decir actúa de forma vertical (ya veremos por qué el peso de una aeronave es un factor clave y limitante en la aviación). Chacun d'eux, a son homologue: El empuje y la sustentación. Cuando el empuje y la sustentación son mayores que el peso de la aeronave y el efecto de arrastre (que puede ser la fricción de la pista con las ruedas en tierra o la resistencia del aire) podemos tener un avión que vuela. Más adelante veremos otros componentes del diseño de los aviones modernos que contribuyen a vencer estas fuerzas.

Cuando un avión está volando a velocidad crucero y a una altitud fija, el empuje y el arrastre son de igual magnitud y diferente sentido y lo mismo pasa con el peso y la sustentación. Cualquier desequilibrio en cualquiera de estas fuerzas se traduce en una aceleración o desaceleración (horizontal ou vertical). Esto es tan solo una prueba de las leyes del movimiento de Newton en acción.

Une fois de plus, simplifier les choses, podemos observar que la sustentación de un avión (la force qui pousse l'avion vers le haut) C'est à cause des ailes (et notamment sous sa forme) et la poussée est donnée par les moteurs. Esto puede parecer quizá obvio pero no fue fácil entender la aerodinámica, una rama de la física que hasta hace poco parecía “magia negra” pues la matemática detrás de ella es muy compleja y hasta el día de hoy no hemos logrado encontrar la solución a muchas ecuaciones que la gobiernan y tan solo hemos podido simular sus efectos a través de una computadora. Sin entender las fuerzas aerodinámicas no podríamos haber desarrollado la aviación moderna y se lo debemos en parte al científico suizo Daniel Bernoulli. Autrement dit, tous les objets n'ont pas assez de poussée (deux turbines à réaction par exemple) podrá volar.

Le profil aérodynamique

Anteriormente hablamos de las fuerzas aerodinámicas y como contribuyen a que un avión pueda volar.

Ahora vamos a enfocarnos en cómo se genera sustentación, que es la fuerza aerodinámica responsable de que una aeronave pueda elevarse, et le plus important, rester en l'air.

L'air est un fluide. No solo los líquidos lo son. En el caso del aire existen diferentes presiones en nuestra atmósfera y que ejercen una fuerza sobre el mismo (más adelante veremos otros factores atmosféricos como la temperatura y que también juegan un papel importante). Et si on parle de mouvement, no podemos evitar pensar en la velocidad como una forma de saber que tan rápido se mueve algún objeto.

Ahora que sabemos cuáles son algunos de los factores que influyen en el movimiento de un fluido, podemos concluir que la presión y la velocidad del aire son las variables que quisiéramos controlar para que un avión pueda surcar los cielos sin contratiempos. El principio de Bernoulli justamente describe cual es la relación entre esas dos variables. En peu de mots, el principio de Bernoulli dice que la velocidad y la presión de un fluido son inversamente proporcionales. C'est-à-dire, que si la vitesse d'un fluide augmente, la presión disminuye y viceversa. Si vous êtes intéressé, vous pouvez rechercher des vidéos sur des expériences dans un tube Venturi afin de mieux l'observer..

Mais, ¿qué tiene que ver todo esto con un avión? Bien, tout. Arriba mencionamos que la forma del ala de un avión es lo que genera la sustentación para que este se mantenga en el aire. Eh bien, c'est exactement comme ça., conocida como airfoil o perfil aerodinámico, ce qui nous fait contrôler le principe de Bernoulli en notre faveur. Para que un avión se mueva, nous devons déplacer l'air autour de lui. Y ya sabemos que un fluido se mueve si existe un diferencial de presión. Le but d'une aile d'avion est, ensuite, generar un diferencial de presión para que el aire pueda fluir.

Si nous regardons l'image du profil aérodynamique, nous pouvons, por simple inspección visual ver que el “recorrido” de una partícula de aire sobre el borde superior será distinto al recorrido si lo hace por debajo del ala. Loin de l'aile, la presión del aire es atmosférica. Alors que l'air se rapproche, ce que nous appelons vent relatif vamos a ver que se crea una distribución en gradiente de la presión alrededor del airfoil.

Existen muchas teorías y formas de explicar cómo es que en la parte superior del ala tenemos alta velocidad y baja presión y lo opuesto en su lado inferior sin embargo es algo demasiado complejo para desarrollarlo aquí.

En conclusion, el perfil alar nos brinda el diferencial de presión que buscábamos y que genera la sustentación. Por qué el resultado es una fuerza que va para arriba y no al revés? El diferencial de presión es mayor abajo que arriba. Vitesse plus élevée, menor presión. Littéralement, la parte inferior “presiona” el aire hacia arriba.

Este tema es bastante complejo y requiere leerlo y releerlo para poder entender mejor la lógica detrás de la física.

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