Por qué vuelan los aviones uploaded

Trabajo de Investigación:

¿Por qué vuelan los aviones?

Mitos y teorías

Una de las leyendas más conocidas es la leyenda griega de Ícaro. Ícaro intentó escapar de la prisión del rey Mino con su padre Dédalo al construir unas alas con plumas y cera. Al momento de elevarse la cera se derritió e Ícaro cayó al mar. (Thomas Fischer, Elisabeth Unger, 2008).
Luego, otros intentaronexperimentos parecidos, entre ellos Ludwig Berblinger, el cortador de Ulm. En los años 1810-1811 él diseñó un aparato con el cual simulaba resbalarse por el aire como un pájaro desde uno de los puentes que pasaba por el Danubio pero el experimento duró poco hasta que él cayó al río y tuvo que ser auxiliado. (Thomas Fischer, Elisabeth Unger, 2008)
Más tarde Leonardo Da Vinci desarrolló esquemas demáquinas voladoras las cuales fallaron por ser muy pesadas o muy pequeñas. (Thomas Fischer, Elisabeth Unger, 2008)
El primer vuelo motorizado se llevó a cabo el 17 de diciembre de 1903 en los Estados Unidos, donde los dueños de una tienda de bicicletas lograron que luego de 4 años de experimentos los hermanos Wright lograran un vuelo de 12 segundos y 40 metros, sin elevarse más de un metro delsuelo. Algunos de los conceptos y características de la aeronave que diseñaron Wilbur y Orville Wright aún se utilizan en los aviones de hoy. (Ciencia y Tecnología. BBC Mundo, 2003)

Fuerzas Aerodinámicas

Cien años más tarde la observación de la naturaleza y sobretodo la comprensión de las leyes físicas permitió la mejora de los aeroplanos.

Está claro que un ala suficientementegrande produce elevación, la fuerza hacia arriba, fuerza de sustentación, es la que permite que el aeroplano vuele debido a que se obliga al aire a recorrer una distancia mayor en la parte superior del ala que en su parte inferior, al acelerarse el aire en la parte superior se produce un efecto físico por el eque la presión del aire en la parte superior del ala es inferior que en la parte inferior,lo que genera sustentación repartida a lo largo de la envergadura del ala (distancia máxima de punta a punta del plano sustentador) contrarrestando la influencia de la gravedad. Esta fuerza de sustentación debe ser por lo menos tan grande como el peso. (Marshall & Adkins, 2000)

Se ejercen cuatro fuerzas sobre el aeroplano: el peso “W” que tira hacia abajo y es ejercido por la fuerza degravedad, la sustentación “L” es la más delicada de las cuatro fuerzas, y la lleva a cabo un fluido, el aire. El empuje “T” (producido generalmente por propulsores o inyectores) el cual conduce al aeroplano hacia adelante y supera la resistencia “D”, la cual frena por efecto de fricción. Si la fuerza de elevación es más grande que el peso, el objeto vuela. (Thomas Fischer, Elisabeth Unger, 2008)Para que un avión pueda mantenerse en vuelo, se deben cumplir las siguientes relaciones:
Empuje=Resistencia
Figura 1. Fuerzas aerodinámicas Sustentación=Peso

La intervención de los fluidos

Un concepto en aerodinámica es la idea de que el aire es un fluido. Al igual que todos los gases, las corrientes de aire secomportan de manera similar al agua y otros líquidos. Aunque parezcan ser distintas sustancias el aire y el agua se ajustan a un mismo conjunto de relaciones matemáticas, de hecho, algunas pruebas aerodinámicas se realizan debajo del agua. Se debe tomar en cuenta también que el Centro Aerodinámico o de Presión de un ala es el punto en donde se considera aplicada la sustentación del fluido y se puededesplazar dentro de un margen de 25% y 60% de la cuerda del ala. (Marshall & Adkins, 2000)

Otro concepto importante es que la sustentación solamente puede existir en presencia de un fluido en movimiento. Esto también es válido para la resistencia. Lo importante es la diferencia de velocidad entre el objeto y el fluido. Por consiguiente, la sustentación y la resistencia no se pueden crear...