Las razones por las que un avión jet vuela

Escribe HUGO LEVATO

Doctor en Astronomía

Muchas personas tienen miedo a volar y es por ello útil explicar por qué el vuelo de un avión moderno es el transporte más seguro del mundo y hay entre 100.000 y 120.000 vuelos diarios sin siquiera un accidente diario. Un avión comercial a reacción con turbinas vuela porque sus alas generan sustentación y sus motores producen empuje. Ambos fenómenos se combinan con las leyes del movimiento y de la aerodinámica.  Pura física clásica.  Hay cuatro fuerzas involucradas en el vuelo que son el peso del avión, ya que la gravedad lo atrae hacia abajo, la sustentación porque las alas lo empujan hacia arriba, el empuje porque los motores lo impulsan hacia adelante y la resistencia delaire ya que el aire frena el avance.

El avión vuela cuando la sustentación supera al peso, y el empuje supera la resistencia del aire. Una de las claves es que las alas tienen una forma especial llamada “perfil alar”.

Cuando el avión avanza el aire pasa por arriba y por debajo del ala, pero arriba el aire circula más rápido debido a dicho perfil, y eso reduce la presión sobre la parte superior, mientras que abajo queda una presión relativamente mayor, y aparece una fuerza ascendente que es la sustentación.

También influye que el ala desvía aire hacia abajo; y por reacción, el avión recibe una fuerza hacia arriba explicado por la tercera ley de Newton.

La sustentación suele representarse así:

Donde L es la sustentación,  p es la densidad del aire,  v es la velocidad, S es la superficie alar, y  C_L es el coeficiente aerodinámico del ala.

De la expresión se deduce que cuanto más rápido va el avión, mayor sustentación produce y lo mismo ocurre si la superficie alar es grande. C_L es un número que describe como interactúa el aire con el ala de un avión y sirve para medir que tan eficiente es el ala para generar sustentación y que resistencia ofrece al avance del avión. El valor numérico de C_L puede variar entre 0,3 y 0,7 pero con los flaps extendidos puede variar entre 1,5 y 2,5

Ahora ocupémonos del empuje. Los aviones comerciales modernos usan turbinas a reacción. El proceso básico consiste en que el motor absorbe aire, lo comprime, y lo mezcla con combustible, la mezcla se quema, y los gases calientes salen hacia atrás a gran velocidad.

Al expulsar gases hacia atrás, el motor empuja el avión hacia adelante, según la tercera ley de Newton que dice que toda acción produce una reacción igual y opuesta.

Mucha gente que teme volar se pregunta cómo es posible que un avión comercial que pesa cientos de toneladas logra volar y no cae. Simplemente porque alcanza gran velocidad, tiene alas enormes, y sus motores generan muchísimo empuje.

Durante el despegue el piloto acelera, entonces aumenta la velocidad sobre las alas y crece la sustentación, y el avión finalmente supera su peso. Además, los flaps aumentan temporalmente la sustentación, permitiendo despegar a menor velocidad. Una vez en el aire el avión controla su movimiento mediante superficies móviles tales como alerones que hacen girar el avión, el elevador sube o baja la nariz y el timónde cola que controla la dirección lateral. Gracias a esas superficies, el avión puede ascender, descender, girar, estabilizarse, y aterrizar con precisión. Como ha dicho el piloto y médico argentino Enrique Piñeyro a través del título de su espectáculo teatral: “Volar es humano, aterrizar es divino”