¿Cómo vuela un avión ?

Los principios físicos explicados de forma simple

Un avión vuela gracias a la sustentación, una fuerza ascendente creada por la diferencia de presión entre la superficie superior (extradós) e inferior (intradós) del ala. El extradós abombado acelera el aire, lo que reduce la presión sobre el ala. Esta diferencia empuja el avión hacia arriba. Cuatro fuerzas se equilibran en vuelo : la sustentación (hacia arriba), el peso (hacia abajo), el empuje de los motores (hacia delante) y la resistencia (hacia atrás).

¿Cómo una máquina de varios centenares de toneladas puede dejar el suelo ? La respuesta cabe en una palabra, la sustentación. Este principio físico es a la vez fascinante y perfectamente dominado por los ingenieros aeronáuticos desde hace más de un siglo. Para profundizar en las prestaciones de vuelo, lee qué es la finura de un avión.

¿Qué es la sustentación ?

La sustentación es la fuerza vertical ascendente que se ejerce sobre las alas del avión en movimiento. Depende de tres parámetros principales : la velocidad del avión, la forma del ala (perfil aerodinámico) y el ángulo de ataque (el ángulo entre el ala y el flujo de aire). Esta fuerza es la clave que permite a aparatos tan pesados como el Airbus A380 (560 toneladas a plena carga) despegar. Airbus y otros fabricantes publican datos detallados sobre estos parámetros.

El papel del perfil del ala

Un ala de avión no es simétrica vista de perfil. La cara superior (extradós) está abombada, la inferior (intradós) es más plana. Cuando el aire llega al borde de ataque del ala, se separa, la porción que pasa por arriba debe recorrer una distancia mayor. Para recorrerla en el mismo tiempo, se acelera.

Aquí interviene el principio de Bernoulli, cuanto más alta es la velocidad de un fluido, más baja es su presión. El extradós, atravesado por aire rápido, está en depresión. El intradós, con aire más lento, en sobrepresión. Esta diferencia crea una fuerza neta hacia arriba, la sustentación.

Las 4 fuerzas del vuelo

Cuatro fuerzas deben equilibrarse para mantener un vuelo en horizontal :

1. La sustentación (↑)

Fuerza hacia arriba generada por las alas. En vuelo horizontal, es igual al peso del avión. En la subida, la sustentación supera al peso, en descenso es inferior.

2. El peso (↓)

Atracción gravitatoria ejercida sobre el avión completo, estructura, carburante, pasajeros, equipaje. Un Boeing 777 puede pesar hasta 350 toneladas al despegue, la sustentación debe compensar todo eso.

3. El empuje (→)

Fuerza generada por los motores para hacer avanzar el aparato. Cuanto más rápido va el avión, mayor es la sustentación. Para saber más sobre las velocidades alcanzadas, lee a qué velocidad vuela un avión de línea.

4. La resistencia (←)

Resistencia aerodinámica que se opone al movimiento. Los ingenieros la minimizan mediante la forma del fuselaje, los winglets, el tren de aterrizaje retráctil, etc.

La importancia de la velocidad

La velocidad es el motor de la sustentación. A demasiado baja velocidad, la sustentación se vuelve insuficiente para soportar el peso, es la entrada en pérdida. En el despegue, los motores empujan el avión hasta la velocidad de rotación (250-300 km/h en un avión de línea), a la que la sustentación basta para levantarlo.

En crucero, la velocidad se mantiene para equilibrar sustentación y peso a gran altitud, donde el aire está más rarificado. Para entender cómo la altitud influye en estos cálculos, lee a qué altitud vuela un avión de línea.

¿Y si se paran los motores ?

Es la pregunta que se hacen muchos pasajeros ansiosos. La respuesta es tranquilizadora, un avión sin motor no cae, planea. La sustentación sigue actuando mientras el avión avanza. El concepto de finura, la distancia recorrida horizontalmente por cada metro de altitud perdido, explica por qué los aviones modernos pueden planear decenas de kilómetros. Todo está detallado en qué es la finura de un avión. Para la seguridad global del transporte aéreo, lee el avión, el transporte más seguro.

FAQ, Cómo vuela un avión

¿Por qué un avión pesado puede despegar ?

Porque la sustentación escala con la superficie del ala y el cuadrado de la velocidad. Alas muy grandes (como las del A380) asociadas a una velocidad de rotación elevada generan una sustentación que supera varias centenas de toneladas.

¿Qué es una entrada en pérdida ?

Se produce cuando el ángulo de ataque es demasiado alto y el flujo de aire sobre el extradós se desprende. La sustentación cae bruscamente. Es uno de los procedimientos de emergencia más entrenados por los pilotos. La OACI recuerda que los sistemas modernos de protección de la envolvente de vuelo hacen casi imposible la pérdida accidental en aparatos comerciales.

¿Un ala puede romperse en vuelo ?

No en condiciones normales. Las alas están diseñadas para resistir cargas muy superiores a las encontradas incluso en las turbulencias más severas. Las pruebas de flexión en fábrica pliegan las alas hasta 90° antes de la rotura, muy por encima de lo concebible en servicio.

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