Revelando brevemente la magia del vuelo por Juan Sabadella

Desde hace eras el ser humano se ha preguntado cómo vuelan los pájaros, y la tendencia sigue hasta hoy, sinceramente, ¿quién no se lo puso a pensar alguna vez? ¿Quién no ha soñado con la versatilidad y funcionabilidad de dicha condición?

Debido a que aprendemos mayormente por observación, históricamente hemos tratado de imitar el vuelo de las aves, inventando aparatos similares a las alas del reino animal, copiando su forma e incluso agregando plumas y pieles, esperando que mediante el batido de estos aparatosos dispositivos podamos generar la fuerza adecuada para levantarnos del suelo.

La realidad es que esos primeros inventores no estaban tan errados, incluso hoy en día, que tenemos rápidas y gigantes aeronaves, con poderosos reactores y tecnología de punta, seguimos buscando inspiración en el mundo natural. La tecnología mediante la cual creamos dicha fuerza para volar, llamada sustentación, está inspirada en las aves. Lo que hemos conseguido es explicarla, entenderla en su mayoría e imitarla, llevando al plano de dibujo y al metal lo ya visto en la vida silvestre.

Los principios físicos que rigen la aerodinámica natural o artificial son los mismos, y llevados a un campo simple y resumido es lo que buscamos explicar en esta nota.

La magia del vuelo ocurre en las alas, estas superficies tienen una forma aerodinámica especial, que mediante el paso del aire alrededor de ellas generan la sustentación, que es una fuerza cuasi vertical y opuesta al peso. Si la primera es lo suficientemente generosa, logrará levantar a la aeronave del suelo.

Dicha consideración nos trae una nueva pregunta, ¿De qué manera específicamente, la circulación del aire respecto al ala genera una fuerza suficiente para levantar varias toneladas del suelo? El estudio de la física del vuelo, continúa aprendiendo de dichos fenómenos, pero logrando explicar a grandes rasgos lo que sucede.

El punto de vista más conocido es el que parte del principio físico llamado Efecto Venturi (el tubo Venturi es un tubo estrechado en el medio) el cual dice que si fuerzo un cierto fluido por una superficie más estrecha, el mismo aumentará su velocidad para mantener su caudal, al igual que cuando estrechamos el pico de la manguera, el agua se acelera y llega más lejos (es un error común decir que “aumenta su presión” cuando en realidad aumenta su velocidad).

El Teorema de Bernoulli es la ecuación y el respaldo teórico al Efecto Venturi. A alcances acotados de esta nota, digamos que de manera dogmática, establece que a mayor velocidad menor presión del aire. ¿Y cómo vemos esto en una aeronave? Cuando el aire llega al ala, recorre la parte superior de la misma de manera más rápida respecto a la inferior, es decir dos partículas de aire que llegan juntas a la parte frontal del ala (llamada borde de ataque) llegarán a destiempo al final de la misma (llamado borde de fuga) siendo primero la de arriba.

Como además el recorrido en el tramo superior, (de nombre técnico extradós) es mayor, la única manera de que lleguen a destiempo que es que la que fue por allí, haya ido más rápido. Ya que forma un efecto Venturi por la curvatura convexa del extradós. Llanamente hablando, la diferencia de velocidad del entre “arriba” y “abajo” del ala hace que el aire tenga menor presión en la parte superior y mayor en la inferior (intradós) , generando un diferencial en el cual la alta presión relativa de este último “busca” a la de arriba porque intenta igualarse, al hacerlo genera una fuerza hacia esa dirección. Podemos experimentarlo si colocamos una hoja
justo debajo de nuestro labio inferior y soplamos fuertemente, como el aire sobre la hoja tiene más velocidad que el de abajo, tendrá menos presión y la hoja se levantará.

La explicación vista hasta ahora es la más escuchada sobre el vuelo, pero la realidad es que hay una más que junto a esta generan la sustentación (e incluso la más determinante de ambas). Y tiene que ver con la tercera ley de Newton de acción y reacción. El aire luego de pasar por el ala, sale despedido de la misma y es direccionado con un cierto ángulo hacia abajo, por lo tanto otorgando una fuerza de impulso igual en magnitud y opuesta en sentido.

Al igual que como cuando un globo de cumpleaños sale disparado, si no le hacemos un nudo debido por el aire que sale por el pico. La combinación y suma de ambos efectos, diferencial de presión por Bernoulli y, Acción y reacción de Newton, generamos la sustentación. Y con dicha fuerza orientada en diferente sentido hacemos todo lo referido a vuelo, desde la propulsión de motores, hasta el control del avión en el aire.

Nota: Para ahondar más profundamente en temas de aerodinámica recomiendo la lectura del excelentísimo libro “Aerodinámica práctica para pilotos comerciales” de Jorge Prelooker, el cual explicará con más detalle y profundidad lo visto en estas líneas.

Sabadella Juan Agustín, Piloto Comercial de Primera clase e Instructor de Vuelo.