AERONAUTICA - Teoría del vuelo
PRINCIPIOS QUE INTERVIENEN EN LA SUSTENTACION
Se ha dicho antes que la mayor 'parte de la sustentación es producida por el paso del aire
sobre la superficie superior del ala. Cualquier superficie plana, no necesariamente de la forma
de un ala, por ejemplo una corneta, puede producir alguna sustentación, cambiando la
dirección del aire que choca contra ella. La Tercera Ley de Newton determina que por cada
acción hay una reacción igual y opuesta.
Los efectos de esta ley se experimentan al impulsarnos nosotros mismos, a través del agua,
mientras nadamos. En efecto, empujamos el agua hacia atrás con nuestras manos o pies
("golpe de rana" flexionando las rodillas y golpeando luego fuertemente). Si el agua es llevada
hacia atrás, debe haber una reacción igual y opuesta y, en consecuencia, somos impulsados
hacia adelante, a través del agua, a una velocidad proporcional a la fuerza de nuestro golpe o
patada. A pesar de una pequeña pérdida de energía, debido a la fricción, una pelota de goma
que da contra una pared, volverá hacia atrás con una fuerza igual a la fuerza con que golpea la
pared. En el caso de un avión, cuando el borde de ataque del ala está ligeramente más alto que
el borde de salida, el aire es dirigido hacia abajo. Esto hace que se ejerza una fuerza sobre el
ala en la dirección opuesta o hacia arriba. Esta sustentación de superficie inferior ofrece
aproximadamente el 25 por ciento de la sustentación total, pero varía de acuerdo con la
"inclinación" del ala a través del aire. Cuanto mayor es la deflexión del aire que golpea la
superficie inferior del ala, mayor es la sustentación producida de este modo. En una corneta,
la "cola" es el detalle más importante desde el punto de vista de las características del vuelo.
La longitud de la cola gobierna la "inclinación" de la corneta en el aire, provocando la creación
de sustentación.
Como la cantidad de sustentación producida depende de muchos factores, tales como la
densidad del aire, la superficie del ala, la velocidad y el ángulo de ataque, puede verse que de
los muchos perfiles de diferentes formas, cada uno tendrá reacciones "aerodinámicas"
ligeramente diferentes, y cualquier perfil en particular producirá presiones variables
dependientes de la "posición" del ala en el aire. Al comparar performances en distintas
condiciones, o un tipo de perfil con otros, se utiliza la siguiente terminología: envergadura,
para la longitud entre una punta del ala y la otra; cuerda, para la distancia, en línea recta,
desde el borde de ataque al borde de salida; alargamiento, para la relación entre la
envergadura y la cuerda (envergadura cuerda); viento relativo, para la dirección opuesta a la
del paso del avión, desde la cual el aire fluye sobre el ala; ángulo de ataque, al ángulo entre la
cuerda del ala y el viento relativo; y trayectoria de vuelo, al rumbo y recorrido que sigue el
avión a través del aire. El término posición se usa para describir la posición de un avión en
relación al horizonte.
En general, cuanto más larga es la envergadura, más eficaz es el ala, ya que las turbulencias en
las puntas interferirán con menor proporción de flujo de aire, sobre la superficie del ala. Un
ala más sólida tendrá un alargamiento bajo, pero las puntas interferirán más con la
sustentación. En efecto: como en la superficie superior del ala existe una presión negativa, el
aire tiende a desparramarse sobre las puntas, desde la superficie inferior a la superficie
superior, provocando turbulencias y un flujo turbulento interfiere con la sustentación. De esta
manera puede apreciarse que el diseño de un avión es, en gran parte, un
asunto de
compromiso: los distintos diseños en uso han sido desarrollados con propósitos especiales,
mejorando algunos, en cierto modo, y sacrificando ciertas características ventajosas, en otros.
El ala para alta velocidad de un avión de caza resultaría desastrosa en uno de entrenamiento,
ya que junto con la mayor velocidad, posee características de vuelo más complicadas. Por la
misma razón, el ala lenta y segura del avión de entrenamiento permite al alumno piloto,
cometer errores, sin dar lugar a consecuencias serias.
Al aumentar el ángulo de ataque del ala, cambia la distribución de la presión sobre la
superficie inferior de la misma, y la sustentación es correspondientemente aumentada. La
sustentación aumenta, con mayores ángulos de ataque, hasta alcanzar el punto donde el aire,
fluyendo sobre la superficie superior del ala, no puede cambiar de dirección lo
suficientemente pronto sino que se separa más y más de ésta, formando turbulencias. El punto
donde el aire deja de fluir suavemente se llama punto de turbulencias. Al aumentar más el
ángulo de ataque, a partir de este punto, la sustentación disminuye hasta que se pierde
completamente. El ala no puede continuar manteniendo al avión en el aire y éste caerá, siendo
la corrección corriente, aplicada por el piloto, la de aumentar su velocidad a través del aire tan
pronto como sea posible, ya sea picando o "abriendo la mariposa", o combinando ambas
acciones, hasta que la velocidad de vuelo es recuperada.
PERFILES DE ALA EN EL TUNEL DE HUMO
Los ángulos de ataque observados en los laboratorios N.A.C.A. son de 0°, 10° y 25°. En la
ilustración inferior la corriente de aire es uniforme; en la del centro, la corriente de aire en la
parte superior comienza a "romperse", produciendo algunos remolinos en el borde de salida y
aumentando por ende la sustentación, y en la ilustración superior, el perfil del ala ha
sobrepasado el punto de sustentación, por lo que no puede sostenerse en vuelo
