Perché gli aeroplani volano?

La pregunta del millón, ¿Perchéé gli aerei volano? Una pregunta fácil, pero con una respuesta más compleja e interesante de lo que te imaginas.

scrittore di post di: Juan Matheus

l'aviazioneón comercial ha estado presente en la vida del ser humano por algo más de un siglo. Per questa ragioneón muchas personas hoy en día lo ven como algo normal y ya no hay la capacidad de asombro de cómo logramos conquistar los cielos. Ecco perché vale la pena iniziare una serie di post che aiutino #AvGeeks e le persone in generale, 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.

Questa nuova serie di consegne che mirano a informare, educar y enseñar sobre aspectos técnicos a gente que no tiene una formaciónonétecnica, ma sií el deseo de aprender y su pasión per l'aviazioneón trataremos temas interesantes gracias a Juan, nuovo collaboratore del blog.

¿Perchéé gli aerei volano?

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 in volo. 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. Due di loro si esercitano verticalmente (Asse Y) e due di loro orizzontalmente (eje X). Esta es quizá una simplificación (viviamo in un mondo 3D) sin embargo es suficiente para nuestro propósito.

Para que un avión pueda volar, deve essere in grado di superare due forze chiave: 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). Ognuno di loro, ha la sua controparte: 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 che vola. Más adelante veremos otros componentes del diseño de los aviones modernos que contribuyen a vencer estas fuerzas.

Quando un avión èá 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 (orizzontale o verticale). Esto es tan solo una prueba de las leyes del movimiento de Newton en acción.

Una volta máS, semplificando le cose, podemos observar que la sustentación di un nonnoón (la forza che spinge l'aereo verso l'alto) È dovuto alle ali (e in particolare nella sua forma) e la spinta è data dai motori. Esto puede parecer quizá obvio pero no fue fácil entender la aerodinámica, una rama de la física que hasta hace poco parecíun “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. In altre parole, non tutti gli oggetti hanno abbastanza spinta (due turbine a reazione per esempio) Potevoá volare.

El profilo alare

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, e máÈ importante, stai nell'aria.

L'aria è un fluido. 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). E se parliamo di movimento, 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. In poche parole, el principio de Bernoulli dice que la velocidad y la presión de un fluido son inversamente proporcionales. Vale a dire, che se la velocità di un fluido aumenta, la presión disminuye y viceversa. Se sei interessato puoi cercare video sugli esperimenti in tubo Venturi per poterlo osservare meglio..

Ma, ¿Quelloé tiene que ver todo esto con un avión? Bene, Tutto. Arriba mencionamos que la forma del ala de un avión es lo que genera la sustentación para que este se mantenga en el aire. Ebbene, è esattamente così., conocida como airfoil o perfil aerodináscimmia, il che ci fa controllare il principio di Bernoulli a nostro favore. Para que un avión se mueva, dobbiamo muovere l'aria attorno ad esso. Y ya sabemos que un fluido se mueve si existe un diferencial de presión. Lo scopo dell'ala di un aereo è, poi,  generar un diferencial de presión para que el aire pueda fluir.

Se guardiamo l'immagine del profilo alare possiamo, 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. Lontano dall'ala, la presión del aire es atmosférica. Mentre l'aria si avvicina, quello che chiamiamo vento relativo 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.

Insommaón, el perfil alar nos brinda el diferencial de presión que buscábamos y que genera la sustentación. Perchéé el resultado es una fuerza que va para arriba y no al revéS? El diferencial de presión es mayor abajo que arriba. Maggiore velocità, menor presión. Letteralmente, la parte inferior “presiona” l'aria in alto.

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