Principios Aerodinámicos del Avión – Aerodinámica

Empuje
Para que un avión se mueva, se debe ejercer un empuje
y ser mayor que la resistencia. El avión seguirá avanzando y ganando velocidad hasta que el empuje y la resistencia sean iguales. Con el fin de mantener una velocidad constante, empuje y resistencia deben permanecer iguales, así como sustentación y peso deben ser iguales para mantener una altitud constante. Si en vuelo nivelado, la potencia del motor se reduce, se reduce el empuje y el avión se desacelera. Mientras el empuje sea menor que la resistencia, el avión continúa desacelerándose hasta que su velocidad no es suficiente para mantenerlo en el aire.

Del mismo modo, si la potencia del motor se incrementa, el empuje es mayor que la resistencia y la velocidad aumenta. Mientras el empuje continúe siendo mayor que la resistencia, el avión sigue
acelerando. Cuando la resistencia iguale al empuje, el avión volará a una velocidad constante.

El vuelo recto y nivelado puede ser sostenido en una amplia gama de velocidades. El piloto coordina el ángulo de ataque (AOA), el ángulo entre la línea de cuerda del perfil aerodinámico y la dirección del viento relativo, y el empuje en todos los regímenes de velocidad si la aeronave se debe mantener en vuelo nivelado. A grandes rasgos, estos regímenes pueden agruparse en tres categorías: baja velocidad de vuelo, vuelo de crucero, y el vuelo a alta velocidad.

Cuando la velocidad es baja, el AOA debe ser relativamente alto, si se quiere mantener el equilibrio entre sustentación y peso.

Si disminuye el empuje y la velocidad disminuye, la sustentación se hace menor que el peso y el avión comienza a descender. Para mantener vuelo nivelado, el piloto puede aumentar el AOA una cantidad que va a generar una fuerza de sustentación igual al peso de la aeronave.
Mientras el avión vuela más despacio, todavía mantiene el vuelo nivelado si el piloto tiene debidamente coordinados empuje y AOA.

El vuelo recto y nivelado a baja velocidad ofrece unas condiciones interesantes en relación con el equilibrio de fuerzas, ya que con el avión en una actitud de nariz arriba, hay una componente vertical del empuje que le ayuda a sustentarlo. Por un lado, la carga alar tiende a
ser menos de lo esperado. La mayoría de los pilotos son conscientes de que un avión entrará en pérdida, en igualdad de condiciones, a una velocidad inferior con potencia que sin potencia. (El flujo de aire inducido por la hélice sobre las alas también contribuye a ello.) Sin embargo, si el análisis se limita a las cuatro fuerzas, como generalmente se hace en vuelo a baja velocidad el
empuje es igual a la resistencia, y la sustentación es igual al peso.

Durante vuelo recto y nivelado, cuando el empuje es incrementado y aumenta la velocidad, el AOA se debe reducir. Es decir, si los cambios han sido coordinados, el avión permanecerá en vuelo nivelado, pero a una velocidad mayor cuando se establece la relación apropiada entre el empuje y el AOA.

Si el AOA no se coordina (disminuye) con el incremento de empuje, el avión ascenderá. Sin embargo, disminuyendo el AOA se modifica la sustentación, manteniéndose igual al peso, y el avión
permanece en vuelo nivelado. El vuelo nivelado a AOA ligeramente negativo es posible a muy alta velocidad.

Es evidente entonces, que el vuelo nivelado se puede realizar con cualquier AOA entre el ángulo de pérdida y los ángulos negativos relativamente pequeños que se encuentran a gran velocidad.

Algunos aviones tienen la capacidad de cambiar la dirección del empuje en lugar de cambiar el AOA. Esto se logra pivotando los motores o vectorizando los gases de escape.

Bibliografía.

U.S. Department of Transportation

Federal Aviation Administration