domingo, 28 de enero de 2007

¿POR QUÉ VUELAN LOS AVIONES?
(de verdad de la buena)


Hoy responderé a una de las preguntas que más quebraderos de cabeza han ocasionado a los pájaros de todo el mundo: ¿Por qué vuelan los aviones? ¿Quién les ha dado el derecho? ¿Por qué no se quedan en tierra, que es donde deberían estar? ¿Quién les mandó a los humanos quitarnos el monopolio del aire? ¿Por qué no dejan tranquilo nuestro espacio aéreo? ¡Pero si no saben ni correr en condiciones! Que encima les haya dado por volar…

No, amigos, no hay derecho. Pero el tema es tan fascinante que creo que deberíamos dejar de lado las ofensas personales y centrarnos en la física del vuelo, así que nos quedaremos sólo con la primera pregunta. Ya hablaremos mal de los humanos en otra ocasión (prometido).

El principio que utilizan los aviones es básicamente el mismo que utilizamos nosotros (sí, debimos haberlo patentado cuando tuvimos la oportunidad), es decir, es la forma del ala y su posición relativa con respecto a la corriente de aire lo que produce la fuerza de sustentación.



Un ala en vuelo divide el flujo de aire: parte pasa sobre el extradós (que es la superficie superior del ala) y el resto se desvía por debajo del intradós (la superficie inferior). Las alas están diseñadas para que el aire se adhiera a ellas siguiendo su geometría (aunque a veces no lo hace, e incluso hay situaciones en las que interesa un cierto desprendimiento -hablaremos más sobre ello en otra ocasión-), y la velocidad con la que rodee al ala dependerá de su forma. La velocidad del aire por uno y otro lado determinará, a su vez, las distribuciones de presiones que actúan sobre cada uno, y cuando el balance de todas ellas sea una fuerza capaz de oponerse al peso, el avión -o el pájaro- volará.



Si analizamos una sección cualquiera de un ala, tendremos un perfil como el de la figura. El perfil sustenta gracias a tres factores: el espesor, la curvatura y el ángulo de ataque. Todos ellos determinan la geometría del perfil con respecto al flujo de aire y, por tanto, la distribución de velocidades, que a su vez proporciona la correspondiente distribución de presiones y la fuerza total resultante sobre el ala, si sumamos las contribuciones de todos los perfiles.



Un perfil que no tenga curvatura ni ángulo de ataque (caso b) no producirá sustentación, ya que las fuerzas sobre el intradós serán exactamente iguales que sobre el extradós (por simetría), aunque no por ello debemos deducir que el espesor no influye. En el caso de tener curvatura (a), ángulo de ataque (c) o las dos cosas a la vez, la sustentación será distinta para dos perfiles con distinto espesor. En resumen, que si el perfil es simétrico con respecto al eje definido por la dirección de la velocidad del aire, no puede haber sustentación, ya que las distribuciones de presiones del extradós son iguales a las del intradós y se anulan mutuamente.

Doblando las alas podemos variar muy fácilmente su geometría. Si las encogéis un poco, dándoles más curvatura (¡venga, quiero a todo el mundo encogiendo las alas!) y aumentáis su ángulo de ataque (girando un poco la articulación del hombro), tendréis más sustentación a bajas velocidades. Como los aviones no pueden hacer eso (¡ha, haaa!), los humanos se han inventado las "superficies hipersustentadoras", los flaps y los slats, que cumplen la misma función y se usan en el despegue y el aterrizaje (sí, una chapuza, pero es que los pobres no dan para más).

Como conclusión final podemos afirmar que, aunque los humanos están muy orgullosos de sus aviones, y aunque es realmente asombroso que hayan conseguido que vuelen haciendo las cosas como las hacen (yo nunca habría apostado por ellos, la verdad), definitivamente las aves son claramente superiores y las dueñas legítimas del aire. Claro, que si luego te vienen con un trasto volador de 160 toneladas, no queda otra que apartarse y dejarles paso. Pero sabed que, a pesar de eso, moralmente, son los aviones los que tendrían la obligación de apartarse siempre al paso de las aves.

Lo que pasa es que todavía no lo han entendido.

Ver también: Maniobras y acrobacias

18 piopíos:

Azena dijo...

jijiji... ¡qué bueno!

¿qué hay que hacer para apuntarse a las clases de juan de la cuerva?

Lyd dijo...

¡Son gratis! ;)
Sólo hay que pasarse de vez en cuando por aquí...

Azena dijo...

cuenta con ello ;-)

El Otro dijo...

Perfecta explicación si no me hubiera sorbido el cerebro la máquina esa de los 1's y los 0's ahora sería ingeniero aeronaútico. Yo también me apunto a esas clases y aunque sean gratis puedo pagarlas en carne o en especia (si es que a alguien le interesan las cosas locas de los ordenadores).

El Otro
"Solo hay 10 tipos de personas en el mundo, las que entienden el código binario y las que no."

"Para entender la recursividad sólo hace falta entender la recursividad"

Lyd dijo...

jajajaja! Bueno, todavía estás a tiempo de redimirte :D
Muy buenas las citas!
"10 tipos de personas" xDD y la otra también es genial (y acabo de leer en la wikipedia lo que es la recursividad, bendita wikipedia)

Alvaro dijo...

Propongo gira por escuelas.

El día que un avión haga lo que una golondrina (por ejemplo posarse en cable?)....

Un saludo desde el agua

Anónimo dijo...

¿y cómo se explica que hay aviones que vuelan boca abajo (acrobacia, cazas etc.)?

Lyd dijo...

Hay algunas formas de perfiles que responden mejor al vuelo invertido que otras, como el simétrico (suelen utilizarse en aviones acrobáticos), aunque básicamente puede explicarse con el ángulo de ataque.

Un ángulo de ataque negativo produce sustentación negativa (es decir, hacia "abajo", tomando como referencia al avión), así que lo que hay que hacer para que se mantenga en vuelo es inclinar el avión de manera que la cola esté algo más cerca del suelo que el morro. Eso produce la sustentación necesaria para mantener la actitud de vuelo (dándoles a las alas el ángulo de ataque indicado).

Juan Miguel Suay Belenguer dijo...

Consulta mi trabajo, es más tecnico pero confirma las teorías sobre el origen de la sustentación:

http://www.curiedigital.net/curiedigital/2004/VIIIJ/Porque-Vuela-Avion-teoria-JuanMiguelSuay.pdf

Un saludo

Lyd dijo...

Me ha gustado mucho tu trabajo! No lo he leído en profundidad, entre otras cosas porque no tengo tiempo (tengo un par de exámenes dentro de poco), pero me parece muy completo. De hecho, estudiamos con detalle todas esas teorías en aeronáutica. Me ha gustado sobre todo la última parte, donde dejas claros los conceptos erróneos que han intentado explicar el vuelo de los aviones, algunos incluso generalmente aceptados como ciertos. Y también la contextualización histórica de las teorías. Mis felicitaciones por un trabajo bien hecho.

Aunque, como tú mismo dices, intentar explicar conceptualmente el vuelo de un avión de forma rigurosa implica un entendimiento de leyes físicas complejas. Yo intento no utilizar fórmulas ni abstracciones conceptuales en mis explicaciones, lo que a veces me limita bastante, aunque espero haber conseguido dar una visión lo suficientemente aproximada y fácilmente entendible de la realidad del vuelo.

Muchas gracias por tu aportación, Juan Miguel!

Anónimo dijo...

Una muy buena explicacion de por que vuela un avion esta en http://interesactual.blogspot.com/

Pablo dijo...

Me parece mejor la explicacion de Porque vuela un avion en este blog:
interesactual.blogspot.com

Lyd dijo...

Hola, Pablo! Le he echado un ojo a la explicación que comentas, y debo decirte que no es demasiado correcta, en mi opinión. He dejado un comentario allí con las razones por las que lo considero así. Soy consciente de que mi explicación no es ni la más completa ni la más clara, pero al menos he procurado no cometer errores. En cualquier caso, si descubriérais alguno, agradecería mucho que me lo comunicárais, en este post o en cualquier otro ;)

Adagio dijo...

Jejeje! Me hizo gracia la definición de chorlito.
Si he entendido bien... (muy bien explicado para que lo entienda más o menos alguien de letras como yo) creo que la razón está en la forma del ala y las presiones del aire lo que sustenta el avión. Cada vez que despego (me encanta) y aterrizo (me espanta) de un avión me hago la misma pregunta. así que gracias por esta entrada!

Noemí.

sandra dijo...

Hola. Estoy lo suficientemente loca como para querer escribir una novela sobre una abuela que construye una motocicleta voladora. No necesito ser muy técnica, pero obviamente necesito darle algo de verosimilitud a mi personaje. ¿Podrían las avecillas de la escuela decirme si es obligatorio que le ponga turbinas, o si le dejo solo alas alcanzará para que despegue del suelo?
No se preocupen, no lo voy a intentar de verdad.

PD. Para el informático.
En realidad existen tres tipos de personas en el mundo: los que saben matemática, y los que no.

Lyd dijo...

Me encanta tu idea, Sandra, ya me dirás si al final escribes esa novela o no! En cuanto a la moto, no es necesario que lleve turbinas. Todo depende de la velocidad a la que la abuela quiera volar. Si te fijas en el avión de los hermanos Wright, volaba y era poco más que una bicicleta y cuatro telas. Los ultraligeros también vuelan con muy poca cosa. Pero claro, si le pones un motor a reacción a una motocicleta, casi es posible que vuele incluso sin alas, o con unas pequeñitas para controlar el vuelo y dar un poco de sustentación... Eso ya entra dentro de la licencia poética.

Epero haberte ayudado ;)

andres dijo...

Ahora me diero ganas de construir aviones, parece cencillo pero se que no lo es, tengo que tener en cuenta muchos factores, no solo cuenta el diseño.

sandra dijo...

Ja ja. Sí, suena fácil de construir. Al final escribí la novela, se llama "La motocicleta voladora de la abuela Mona" y resulta que ganó segunda mención en el concurso 20 años de Editorial Fin de Siglo (Uruguay). Me la publican entre febrero y marzo 2012. Gracias por los consejos.



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