¿Cómo vuelan los aviones si son tan pesados?

Muchos animales y artefactos más pesados que el aire vuelan, incluyendo los aviones. Lo hacen porque sus alas se desplazan por el aire a cierta velocidad y en un ángulo tal, que la fuerza de levante es igual o mayor a su peso. Al igual que una vela en el viento, las alas desvían el aire y por reacción elevan al objeto.

Resulta sorprendente que un objeto tan voluminoso y pesado como un gran avión de pasajeros pueda mantenerse en el aire. En principio, las responsables de semejante hazaña son las alas. Al avanzar a gran velocidad a través del aire, las alas producen modificaciones de la velocidad y la presión del aire.

Una de las causas principales de la fuerza de sustentación es el efecto Bernoulli. Las alas de los aviones tienen un diseño particular. Su parte superior es más combada y la inferior es más recta. Esto hace que el aire que pasa por encima del ala tenga más superficie que recorrer hasta llegar al final.

Las aeronaves más frecuentes son las Boeing en sus diferentes modelos y las Airbus. Pueden cargar entre 2 y 16 toneladas de peso, aunque eso dependerá del modelo concreto y la capacidad libre que haya.

Para que el avión pueda volar la fuerza de sustentación debe igualar a su peso (L=W), contrarrestando así la fuerza de gravedad. Peso (W). Es el resultado de la fuerza de atracción que ejerce la gravedad sobre todos los cuerpos situados sobre la superficie de la tierra, atrayéndolos hacia su centro.

La sensación de velocidad está ausente debido a la continuidad del movimiento. La altitud a la que vuela un avión también influye en la percepción de velocidad. A medida que la aeronave gana altitud y se aleja de la superficie de la Tierra, la referencia visual se reduce.

Carrera de despegue

Es el recorrido que hace el avión a lo largo de la pista antes de levantar el vuelo. La velocidad media de los aviones comerciales en carrera de despegue está entre los 250 y los 300 km/h.

Cuando la aeronave se eleva y las alas están apuntando hacia arriba, la corriente del viento inferior encuentra un obstáculo, las propias alas, que están frenando la aeronave, por lo que su presión aumenta. Y por el principio de Bernoulli, se produce una fuerza opuesta que impulsa el avión hacia arriba.

Según las estadísticas mundiales, las probabilidades de estar en un accidente aéreo son de 1 entre 11 millones. Para poner eso en perspectiva, la probabilidad de que le caiga un rayo a una persona durante su vida es de una entre 3.000.

Aunque la explicación tiene una gran complejidad ligada, podemos resumir la explicación del divulgador científico Roque López de forma muy simplificada en que, cuando un avión está en el aire, se mantiene sin caer porque se genera una diferencia de presión entre la parte superior e inferior de las alas.

El combustible para aviones pesa un poco más, un poco menos de 7 libras por galón estadounidense.

Los fabricantes de motores también están encontrando formas de aligerar sus turbinas, que tienen un peso medio de 6.350kg cada una en el caso de los aviones de gran tamaño.

El Antonov An-225 tiene una carga útil máxima de 250 toneladas, que puede transportarse en el interior o en la espalda. Crédito: Antonov.

¿Qué es la altitud de crucero? Es la altitud a la que el aire ofrece una menor resistencia, por lo que los aviones pueden viajar más rápido con menos combustible. Generalmente, la altitud de crucero se ubica entre los diez y los doce mil metros.

El promedio de altitud para un vuelo comercial se ubica en lo 10.000 metros, pero dependiendo de las características del avión y otras condiciones, oscila entre los 9.500 y 13.000 metros.

Sustentación, peso, tracción y resistencia son las cuatro fuerzas básicas que actúan sobre una aeronave en vuelo (ver figura 1-11).

¿A cuánta velocidad va un avión? Como te explicamos antes, los aviones comerciales miden su velocidad de crucero con relación al número Mach. Como norma general, podemos decir que vuelan en torno a M. 77; lo que equivale a unos 860 km/h o 14 kilómetros por minuto.

Así que los aviones vuelan porque hay una presión de aire diferente por encima y por debajo de las alas. Durante el vuelo se producen turbulencias de aire (resistencia del aire) en las alas, lo que hace que la aeronave se ralentice.

Los aviones pueden girar respecto a sus tres ejes produciendo tres tipos de movimiento. El alabeo, el cabeceo y la guiñada. Estos giros se hacen gracias a los timones y los alerones; pero los instrumentos para saber cuánto ha girado el avión se basan en giróscopos.

En vuelos internacionales, entre 30 y 60 minutos contados a partir de que el avión aterriza.

Relativamente pequeños, livianos y económicos, los motores de cuatro o seis cilindros opuestos refrigerados por aire son de lejos los motores más comúnmente usados en pequeñas aeronaves de aviación general que requieren una potencia no superior a 400 HP (300 kW) por motor.

Para un avión comercial normal, el despegue dura solo de 30 a 35 segundos. Si un motor falla o el tren de aterrizaje se atasca, el piloto no tiene casi tiempo para decidir si despega a toda cosa o trata de luchas con una bestia de metal de 175.00 libras hasta llegar al suelo. Los despegues fallidos son muy raros.

Desde el punto de vista técnico, solo hay una forma de que la aeronave permanezca suspendida e inmóvil en el aire: Si el peso y la sustentación se anulan entre sí a la perfección y, al mismo tiempo, el empuje y la fricción también se anulen entre sí. Pero esto es increíblemente raro que suceda.

Cuando una aeronave disminuye la velocidad a la que vuela mediante corrección del ángulo de ataque, (palanca hacia atrás) manteniendo fijo el empuje de los motores, la sustentación aumenta progresivamente, pero a la vez se va desplazando adelante el punto de generación de la capa turbulenta que no es sustentadora.

La explicación la da la física. Un avión toma una velocidad de 300 km/hora cuando se dispone a aterrizar en pista. Para que se quede quieto en el aire tendría que ser por una ráfaga de viento de 300 km/h y que, además, fuera constante.

Además, los asientos de la zona delantera sufrirán antes el impacto que los de atrás. Por tanto, y como explica dicho medio, la última fila es la más segura y en especial los asientos del medio por la amortiguación que supone tener gente a ambos lados.

Lo mismo ocurre con el aterrizaje, ya que el avión se encuentra en movimiento y la fase de aproximación es la más crítica.