¿Cómo vuelan los aviones?

La pregunta principal que se plantea a la hora del estudio de la aviación es: ¿cómo vuelan los aviones? y ¿por qué vuelan los aviones? Sin duda alguna los significados y definiciones reales a las preguntas se basan en el estudio profundo de la aeronáutica, pero se puede establecer una respuesta general, más simple, que permita también explicar cuál es el fenómeno que lleva a un avión, o cualquier aparato volador, a elevarse:

La cuestión se resume a un esquema simple de fuerzas. Al igual que todo cuerpo que está bajo la influencia del campo gravitario terrestre, los aviones se ven atraídos por la fuerza de atracción gravitatoria o peso (P), cuya expresión se reduce al producto de la masa por la constante de gravitación (g) que depende de la altura a la que se encuentre el cuerpo. Esta fuerza es perpendicular a la superficie de la Tierra y es la que hace que sea imposible "flotar", en el sentido de no estar influenciado por ninguna fuerza. Pues bien, para que un avión se eleve le hace falta una fuerza que supere a la fuerza de atracción gravitatoria o peso.

Todo cuerpo que esté en la superficie terrestre es atraído por la Tierra, pero no caemos debido a la resistencia del suelo. En este caso el sumatorio de fuerzas es nulo en la superficie. Esto mismo le sucede a un avión que está sobre una pista de despegue, pero aún le falta una fuerza para superar el peso. Esta fuerza se define como fuerza de sustentación.

La fuerza de sustentación es la que permite que un aparato volador alce el vuelo, y se mantenga en el aire. Para ello se estudian los diferentes principios aerodinámicos de la aeronave, pero el proceso se puede resumir de la siguiente manera:

El vuelo de un avión se fundamenta principalmente en sus alas. Éstas son las que hacen que un avión vuele verdaderamente. Los motores sólo añaden el empuje necesario para que el avión se desplace hacia delante. En el ala distinguimos dos partes: la de arriba (extradós) y la de abajo (intradós).

La fuerza de sustentación dependerá de las presiones que se desarrollen en las dos partes del ala.

Cuando un avión se desplaza, por sus alas circulan masas de aire. Éstas generan la diferentes presiones en el ala.

Cuando un avión está en la pista y quieto o con velocidad despreciable las masas de aire generan presiones iguales en ambas partes, por lo que la resultante es nula. Sin embargo cuando el avión adquiere cierta velocidad (velocidad de despegue) se empieza a formar un contraste entre presiones que se explica por el principio de Bernoulli y por el hecho de que el ala es curva en su extradós, es decir, cóncava. El principio de Bernoulli nos explica que cuando la velocidad del viento es mayor en una superficie, la presión que ejerce es menor, en caso contrario, cuando la velocidad es menor la presión ejercida es mayor. Debido a la concavidad del ala, cuando el avión adquiere velocidad, la velocidad del viento en el extradós es mayor que en intradós. Por lo que según el principio de Bernoulli se genera una presión mayor en el intradós (debajo del ala). Y como resultado se obtiene que la presión mayor hace que existe una fuerza que empuje al avión hacia arriba, consiguiéndose levantar el vuelo. A mayor superficie de ala, mayor será la fuerza ya que F = P(presión) x S(superficie).

Y este es el principio que explica el vuelo de los aviones, sin embargo es sólo un concepto general, ya que son mucho los factores aerodinámicos que intervienen en el proceso, sobre todo respecto a la estructura del ala y el comportamiento del viento.