Desde su creación, los aviones han sido uno de los inventos más importantes de la humanidad y la manera en la que vuelan por el cielo es un fenómeno que ha fascinado por su genialidad. Aunque hoy en día volar es una realidad cotidiana, existe una grandiosa ciencia detrás de esto. En el siguiente artículo te explicamos cómo es posible el vuelo de los aviones.
¿Por qué los aviones pueden volar?
Es evidente que el vuelo de los aviones es un logro importante de la ingeniería y la física. Sin la combinación de principios aerodinámicos, sistemas de propulsión y mecanismos de control la eficacia y seguridad del vuelo no serían posibles.
Empecemos por entender qué es la aerodinámica, esta es la ciencia que estudia el movimiento del aire y cómo interactúa con los objetos en movimiento, como los aviones. Los principios aerodinámicos fundamentales que permiten el vuelo son la sustentación, la resistencia y la propulsión.
La sustentación es la fuerza que permite al avión mantenerse en el aire. Esta fuerza se genera gracias a la forma especial de las alas, conocidas como perfiles alares. El perfil alar está diseñado de tal manera que el aire que pasa por encima del ala se mueve más rápido que el aire que pasa por debajo.
Según el principio de Bernoulli, el aumento de la velocidad del aire por encima del ala disminuye la presión, creando una diferencia de presión entre la parte superior e inferior del ala. Esta diferencia de presión genera una fuerza ascendente llamada sustentación.
La resistencia es la fuerza que se opone al movimiento del avión a través del aire. Existen dos tipos principales de resistencia: la resistencia parásita y la resistencia inducida. La resistencia parásita es causada por la fricción del aire sobre la superficie del avión, mientras que la resistencia inducida es una consecuencia de la generación de sustentación. Los ingenieros aerodinámicos trabajan para minimizar ambas formas de resistencia a fin de mejorar la eficiencia del vuelo.
Un diseño inteligente
La propulsión es el mecanismo que impulsa al avión hacia adelante. La mayoría de los aviones comerciales utilizan motores a reacción, aunque también existen aviones con motores de hélice. Los motores a reacción funcionan mediante la combustión de una mezcla de aire y combustible. Esta combustión genera gases de escape calientes que son expulsados a alta velocidad a través de una tobera. Según la tercera ley de Newton, para cada acción hay una reacción igual y opuesta, por lo que la expulsión de gases hacia atrás genera una fuerza hacia adelante que impulsa el avión.
Los motores de hélice, por otro lado, utilizan hélices giratorias para generar empuje. Las hélices actúan como ventiladores gigantes que empujan el aire hacia atrás, creando una fuerza hacia adelante. Aunque menos comunes en aviones comerciales grandes, los motores de hélice son populares en aviones más pequeños y en aviación general.
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El control y la estabilidad
Aunque la ingeniería de un avión esta bien pensada, su vuelo no sería posible sin el control y la estabilidad, pues son esenciales para el vuelo seguro de los aviones. Los aviones están equipados con superficies de control que permiten a los pilotos dirigir el avión y mantenerlo estable. Los alerones, ubicados en las alas, permiten el control del balanceo, haciendo que el avión gire hacia la izquierda o derecha. El timón, situado en la cola, controla el guiñeo, permitiendo el movimiento del avión de un lado a otro.
Los aviones están diseñados para ser inherentemente estables, lo que significa que tienden a volver a una posición de vuelo equilibrada después de una perturbación. La estabilidad longitudinal, lateral y direccional se logra mediante la forma y el diseño de las superficies de control y del fuselaje.