AERONAUTICA - Teoría del vuelo
RESISTENCIA AL AVANCE
Hasta ahora, al comentar las performances del ala, hemos tratado solamente de la creación de
sustentación. Sin embargo, mientras se desarrolla sustentación también se crea resistencia al
avance, siendo ésta la fuerza que tiende a resistir el movimiento del avión a través del aire.
Mientras la sustentación aumenta por aumentarse la velocidad del avión, la resistencia al
avance también
aumenta. En consecuencia, un buen perfil es el que desarrolla la mayor
sustentación con la menor cantidad de resistencia al avance. Por esta razón, la construcción de
los aviones es de características perfiladas y aerodinámicas, y todas las partes expuestas al aire
son diseñadas de modo tal, que se desplacen a través del aire con la menor resistencia posible.
Las fuerzas que actúan sobre el avión en vuelo pueden ser expresadas gráficamente por el uso
de vectores, líneas que denotan la cantidad y dirección de una fuerza. Cuando dos fuerzas
actúan sobre un objeto al mismo tiempo, el "resultado" de estas acciones también puede ser
expresado gráficamente completando un paralelogramo de fuerzas en el cual los dos vectores
representan dos lados de la figura. Al trazar la diagonal del paralelogramo desde el punto
sobre el cual actúan las fuerzas, se obtiene un nuevo vector, la resultante, que da la dirección y
magnitud de la fuerza. Del mismo modo se pueden "componer" gráficamente más de dos
fuerzas, formando paralelogramos sucesivos con la resultante de dos de ellas y un nuevo
vector; la nueva resultante y un cuarto vector, y así sucesivamente. Ahora bien: sería necesario
un número infinito de vectores para expresar la sustentación creada sobre cada punto de la
superficie del ala. Sin embargo, para simplificar, todas estas fuerzas de sustentación pueden
ser expresadas como una fuerza que es el resultado total de la acción de las diferentes fuerzas
de sustentación componentes. El punto donde esta fuerza de sustentación principal se aplica
(centro de sustentación o centro de presiones) depende de las condiciones presentes en cada
caso, ya que se desplazará hacia el borde de ataque a medida que aumenta el ángulo de
ataque, hasta el punto de pérdida de sustentación.
En forma similar, la suma total de todas las fuerzas de resistencia al avance puede ser
representada por un vector. La potencia desarrollada por el motor, que impulsa al avión a
través del aire, puede ser expresada, gráficamente, como el vector de avance, y actuará
oponiéndose al vector de resistencia al avance. Cada parte del avión tiene un peso y por
consiguiente, es atraída hacia el centro de la tierra por la atracción de la gravedad. Esto puede
ser representado gráficamente por el vector gravedad actuando en el centro de gravedad del
avión. Este vector tiene siempre la misma dirección, en un punto dado, ya que la atracción de
la gravedad hacia el centro de la tierra es constante para un peso dado. Para que el avión se
mantenga en el aire, en vuelo horizontal, la sustentación debe igualar exactamente a la
gravedad. La trayectoria de vuelo resultante en otras condiciones puede ser determinada,
gráficamente, resolviendo las fuerzas que actúan en dichas condiciones. Por ejemplo, cuando
la sustentación sea mayor que la gravedad, el avión trepará, y cuando sea menor que la
gravedad, planeará o descenderá, como cualquier otro cuerpo.
Como se sabe que el vector de sustentación actúa siempre verticalmente con relación a la
envergadura de las alas, se deduce que con el objeto de girar en el aire, el avión debe efectuar
un ladeo. Esto "inclina" al vector de sustentación, el cual, a su vez, saca al avión de su curso
primitivo. Siempre que el avión vuele en una trayectoria curva (loops, recuperación de una
picada, giro, etc.), hay otra fuerza que entra en juego, la fuerza centrífuga, que actúa hacia
afuera de la trayectoria curva y, en el caso del viraje horizontal, está dirigida
perpendicularmente a la gravedad. La magnitud de la fuerza centrífuga aumentará con el
aumento de la velocidad o la disminución del radio de giro.
Determinando las fuerzas centrífuga y de gravedad que actúan en un giro, puede
comprobarse que el vector resultante debe ser mayor que el de la gravedad y que —debido a
que las fuerzas de sustentación deben igualar a las de la gravedad o a la resultante de las
fuerzas de gravedad y centrífuga, con el objeto de mantener la altura— se requiere más
sustentación en un giro que en condiciones de vuelo rectilíneo horizontal. La fuerza resultante
producida por cualquier posición de vuelo es una medida de la cantidad de carga que las alas
deben soportar. Si la trayectoria de vuelo que describe un avión es circular, aun por un breve
instante, puesto que cambia de dirección vertical u horizontalmente, un manejo muy brusco
provoca grandes cargas en las alas debido a que el radio de giro llega a ser muy corto durante
ese instante, aumentando la fuerza centrífuga y, de ahí, la sustentación que las alas del aparato
deben producir.
