Buenas Tareas

¿POR QUE VUELAN LOS AVIONES?
Una descripción física de la sustentación Autores : David Anderson es Físico del Fermi National Accelerator Laboratory USA & Scott Eberhardt es Associate Profesor in Aeronautics and Astronautics de la University of Washington USA Ambos son entusiastas pilotos civiles Resumen, adaptación y traducción: Fernando Gunckel Una pregunta que a menudo escuchamos los pilotoses. “¿Porque vuelan los aviones? ” la respuesta que se obtiene normalmente es inexacta o, lo que es peor, completamente errada. Lo que se explicara a continuación es que es más fácil de entender la sustentación, si uno comienza con las leyes de Newton, que con el principio de Bernoulli, y que las explicaciones populares a las que estamos acostumbrados, están equivocadas, siendo la desviación haciaabajo de la masa de aire, el origen de la sustentación. Para empezar, analizaremos las tres definiciones de sustentación comúnmente usadas en textos y manuales de instrucción de aerodinámica. La primera a la que llamaremos Definición matemática de la aerodinámica es usada por ingenieros aeronáuticos. Esta definición utiliza matemáticas complejas y/o simulaciones computacionales para calcular lasustentación que genera un ala. La segunda es la Explicación popular, que esta basada en el principio de Bernoulli. La principal ventaja de esta definicion, es lo fácil que es de entender. Por su simplicidad es usada habitualmente para describir el origen de la sustentación en los manuales de vuelo. La mayor desventaja es que esta basada en el supuesto del ” principio del transito en tiempoequivalente “ que supone que tanto el flujo de aire que circula por la cara superior del ala como la que lo hace por la cara inferior, se encuentran en el borde de fuga al mismo tiempo, lo cual esta demostrado que es incorrecto. Esta definición se centra en la forma del ala, dejando de lado importantes fenómenos como son el vuelo invertido, la potencia, el efecto suelo y la relación de la sustentación conel ángulo de ataque del ala. La tercera definición a la cual no abocaremos aquí, la llamaremos Definición física de la sustentación. Esta definición esta basada primariamente en las leyes de Newton. La definición física es útil para entender el vuelo y es fácil de comprender por todos los interesados sin estudios específicos en el tema. Muy pocas matemáticas son necesarias para entender losfenómenos asociados al vuelo. La definición física nos da una clara e intuitiva forma de entender los fenómenos asociados a la sustentación como son, la curva de potencia, el efecto suelo, el stall de alta velocidad, etc. Sin embargo, a diferencia de la definición matemática de la aerodinámica, la definición física no tiene capacidades de diseño o simulación. Explicación popular de la sustentación A losestudiantes de física y aerodinámica se les enseña, que los aviones vuelan como resultado del principio de Bernoulli, que dice, que si la velocidad del aire aumenta, la presión de este disminuye. Por esto un ala genera sustentación dado que el aire circula a mayor velocidad por su cara superior, creando una zona de baja presión, lo cual por equilibrio de presiones da como resultado lasustentación. Esta explicación usualmente satisface la curiosidad de la mayoría, solo unos pocos

discuten esta conclusión. Algunos se preguntan, ¿por que el aire circula por la parte de arriba de ala más rápido?, Es aquí donde la explicación popular de la sustentación empieza a desmoronarse. Para explicar porque sucede esto, se recurre al argumento geométrico, que la distancia que recorre el aire estadirectamente relacionada con la velocidad. La explicación que se usa habitualmente es, que cuando el aire se divide al impactar el borde de ataque del ala, separándose en un flujo que avanza por la cara superior y otro que lo hace por la cara inferior, deben converger en el borde de fuga al mismo tiempo. Esto es lo que se denomina “principio del transito en tiempo equivalente”. Asumiendo que esta...