Un debate en la aerodinámica.
Uno de los primeros conceptos que un piloto ve cuando comienza a estudiar para esta carrera es como vuela un avión, un concepto fundamental y extremadamente importante ya que de esto depende totalmente la operación básica de una aeronave. Y es que para entender por qué vuela un avión debemos conocer el concepto de sustentación aerodinámica, un concepto que parece bastante básico y simple, y aun así, se puede observar cierta confusión en todos los niveles de conocimiento de la materia en la comunidad de habla hispana, y es que es muy fácil verlo, solo basta con pedir a un grupo de personas aeronáuticas (pilotos, instructores, mecánicos, etc.) que te den un concepto bien fundamentado de la teoría de la sustentación, de como esta hace que una avión pueda volar, para ver como se pudiera generar un debate.
Estos debates pueden tener origen en dos principales razones: la primera es la gran escasez de literatura en español que aclare estas confusiones, aunque hemos de reconocer que existe algo más de información en inglés, pero un detalle no menor es que gran parte de la comunidad no habla el idioma, y esto ayuda a que no se profundice más sobre los conocimientos adquiridos, lo que nos lleva a la siguiente razón. La segunda razón es que, si bien es un concepto fundamental como mencionamos anteriormente, este tema se aborda muy poco durante la vida de un piloto, es decir, se habla de este concepto al momento de estudiar para la carrera y prácticamente no se vuelve a hablar mas nunca del tema, tal vez en algún examen teórico para ingresar a trabajar en alguna empresa se repase muy por encima este tema y es todo, es aprenderse el concepto de memoria, sin dar lugar a la comprensión completa del mismo. Y es que seamos honestos, para muchos volar un avión es más una cuestión de habilidad que una cuestión de entender problemas que se ven mas reflejados en la ciencia e ingeniería.
En este artículo, vamos a ahondar más en los matices teóricos de este concepto, vamos a exponer las bases teóricas de la sustentación, las cuales son Bernoulli y Newton, por qué sigue siendo un tema de controversia, y cómo estos temas deben entenderse correctamente para evitar conceptos malentendidos.
Qué es la sustentación y por qué es tan importante.
La sustentación es una de las 4 fuerzas físicas que actúan sobre una aeronave, y esta fuerza permite que un avión pueda volar. Es fundamental para el vuelo, ya que contrarresta el peso del avión, permitiendo que éste ascienda y se mantenga en el aire. Sin embargo, debido a la complejidad del fenómeno, es común que se simplifique en exceso, lo que da lugar a entendimientos erróneos. Pero a continuación veamos más en detalle las bases de esta teoría
El principio de Bernoulli y su rol en la sustentación.
El principio de Bernoulli es uno de los pilares en la explicación de cómo se genera la sustentación. Este principio establece que, en un fluido, la presión disminuye cuando la velocidad del fluido aumenta. En este caso nuestro fluido es el aire, y en el contexto del ala de un avión, se explica comúnmente que el aire que fluye sobre la parte de arriba del ala (extradós) se mueve más rápido que el aire que fluye por la parte de abajo (intradós), creando así una diferencia de presión que genera la sustentación.
Una interpretación común pero imprecisa de este principio es la llamada teoría del «efecto de succión» o «efecto ventosa», que sugiere que el ala es “succionada” hacia arriba debido a tener menor presión en el extradós. Si bien es cierto que la presión es menor en la parte superior del ala, esta teoría está en exceso simplificada y puede llevar a malentendidos. La idea de que el ala es levantada únicamente por esta «succión» no toma en cuenta otro factor crucial que también sirve de base en la teoría de la sustentación, la tercera ley de Newton.
La tercera ley de Newton: una base teórica de la que pocos hablan.
La tercera ley de Newton, olvidada por muchos al hablar de la sustentación, establece que, para cada acción, hay una reacción igual y opuesta. En el contexto de la sustentación, esto significa que el ala de un avión, al desviar el flujo de aire hacia abajo, genera una fuerza de reacción hacia arriba que contribuye a la sustentación. Este concepto es fundamental para entender por qué un avión vuela, ya que complementa y corrige la visión simplificada basada solo en Bernoulli.
Muchos libros de texto y recursos educativos tienden a ignorar o minimizar el papel de la tercera ley de Newton en la generación de sustentación, otras explicaciones menos comunes de ver afirman que Bernoulli no tiene nada que ver, dicen que la sustentación se da bajo un concepto llamado Downwash que esta fundamentado en esta ley de Newton.
La teoría Downwash afirma que a medida que el ala del avión se mueve a través del aire, deflecta el flujo de aire hacia abajo. Este flujo de aire descendente (downwash) es lo que genera la sustentación según la Tercera Ley de Newton.
La verdadera naturaleza de la sustentación: más allá de Bernoulli.
Es muy común encontrar la explicación de que la sustentación es generada únicamente por el principio de Bernoulli, pero con lo explicado anteriormente queremos dejar en claro que esa explicación no es del todo correcta. La realidad es que la sustentación es el resultado de una combinación de estas dos bases teóricas, el principio de Bernoulli más la tercera ley de Newton.
La teoría del «efecto de succión» que propone que el ala es «jalada» hacia arriba por la presión más baja en su parte superior es, en el mejor de los casos, una explicación incompleta ya que la realidad es más compleja, es decir, mientras que cuando un ala desvía el aire hacia abajo, según la ley de acción y reacción (tercera ley de newton), el ala experimenta una fuerza hacia arriba que contribuye significativamente a la sustentación.
En resumidas cuentas, mientras la presión del aire disminuye en la parte superior del ala, generando la diferencia y/o distribución de presiones según el enunciado de Bernoulli, la parte de abajo recibe una corriente de aire que la desvía hacia abajo (downwash) generando un empuje hacia arriba según el enunciado de Newton, dando lugar a la sustentación
Sobre este tema, la NASA ha publicado diversos artículos en los que explica todo esto más a detalle, aclarando que la sustentación no puede explicarse solo por la diferencia de presiones, sino que también depende del flujo de aire y la fuerza de reacción generada por la deflexión del aire hacia abajo.
Una observación de este concepto puede verse en perfiles aerodinámicos bastante planos como los de algunos aviones cazas, o algunos acrobáticos inclusive, donde al no tener un extradós curvo, si no que tienen un perfil más plano, el avión puede volar igual, esto es debido a la presión encontrada debajo del ala que genera una fuerza de empuje hacia arriaba.
La importancia de entender la aerodinámica.
La teoría de la sustentación es más compleja de lo que parece, o mejor dicho, la aerodinámica es más complicada de lo que parece a primera vista. Aunque el principio de Bernoulli juega un rol importante, no es el único factor que contribuye a que un avión vuele. La correcta interpretación y comprensión de la sustentación requiere considerar ambas bases como son Newton y Bernoulli
Es fundamental que la mayoría de recursos educativos se actualicen y aborden estos temas con mayor profundidad, para evitar que estos conceptos erróneos sigan perpetuándose en la comunidad aeronáutica, ya que al comprender de manera correcta cómo se genera la sustentación, entre otros conceptos, los pilotos y entusiastas de la aviación estarán mejor preparados para enfrentar los desafíos del vuelo.
Dicho todo esto, nuestro objetivo con este articulo no es simplemente minimizar estos debates o esclarecer simples dudas, aclarar estos temas que sirven de bases para conceptos más avanzados, dentro de la aerodinámica, o en cualquier otra materia, es muy importante para luego comprender otros aspectos en los cuales siguen también habiendo confusiones (posiblemente más grandes que esta que exponemos en esta entrada), sobre todo en los niveles menos experimentados o con menor conocimiento dentro de la carrera de pilotos. Temas como inclusive el uso de los flaps, que aunque parezca mentira, hemos visto pilotos con algo de experiencia en sus hombros, que aún no tienen claro exactamente que son y para que sirven, los usan por que un día les dijeron úsalos así y punto. Peeero eso ya será tema para otro post.
Compartir
Etiquetas
Ultimas Publicacionep
Eficiencia y sostenibilidad en la aviacion comercial
Eficiencia y sostenibilidad en la aviacion comercial ¿La eficiencia de los nuevos aviones está transformando la economía de las aerolíneas y dando lugar a un
Como vuela un avión ¿Un concepto confuso?
Uno de los primeros conceptos que un piloto ve cuando comienza a estudiar para esta carrera es como vuela un avión, un concepto fundamental y
Hablemos de Briefings.
Hablemos de Briefings. ¿Briefings? ¿Alguna vez has intentado hacer alguna actividad en equipo sin charlar antes sobre lo que se va a hacer, o inclusive