¿Por qué vuela un avión?

El envío de hace dos días sobre la imposible escena del helicóptero en El Mañana Nunca Muere, me ha recordado que existe una falsa creencia sofre el funcionamiento de la sustentación, es decir, que una aeronave más pesada que el aire, pueda volar.

Mucha gente piensa que la sustentación se debe a que la forma del ala del avión es algo abombada hacia arriba, de forma que el recorrido en su parte superior es mayor al de su parte inferior. El aire que pasa por encima del ala recorre más distancia que el que pasa por debajo de ella, y por tanto, viaja más rápido. Y eso provoca el efecto de sustentación. El aire rápido de arriba, de alguna forma "tira" del ala.

Esta explicación aparece incluso en algunas enciclopedias o libros de texto. Yo mismo, creí durante mucho tiempo que eso era cierto, pues es la explicación que venía en uno de esos libros tipo "¿Porqué funcionan las cosas?" que me encantaban de pequeño.

Pero esa explicación es totalmente errónea. Y para darse cuenta basta con pensar que hay avionetas que puede volar invertidas. De hecho, existen alas cuyo diseño es simétrico (es igual por arriba que por abajo), por lo que la explicación de la diferente velocidad del aire no funciona.

La sustentación se produce por la propia resistencia del aire. Cuando un chorro de aire a gran velocidad es desviado hacia abajo por un objeto, por la Tercera Ley de Newton (la famosa ley de acción y reacción), este objeto es empujado hacia arriba. Así, basta con tener un objeto plano y algo inclinado, o bien con una forma que desvía ligeramente el aire hacia abajo.

Para comprobarlo podemos hacer un sencillo experimento. Busquemos a alguien que nos de una vuelta en coche por una autovía donde podamos alcanzar los 100 km/h sin problemas. Abramos la ventanilla y saquemos la mano cuando no haya peligro. Si la mantenemos lo más plana y horizontal posible, apenas notaremos nada. Pero en cuanto la inclinemos un poco, notaremos que una fuerza nos la intenta mover hacia arriba o hacia abajo (depende de cómo la inclinemos). Cuanto más inclinemos la mano, más fuerza sentiremos. Podemos comprobar también que el aire nos empuja la mano hacia atrás, como es de esperar. Si inclinamos demasiado la mano, no sentiremos apenas fuerza hacia arriba o hacia abajo, sino solamente hacia detrás.

El ángulo con el que inclinamos la mano es el ángulo de ataque, que ya comenté en el envío sobre el helicóptero. Cuanto mayor sea el ángulo, mayor la sustentación, hasta llegar a un ángulo límite en el que si seguimos aumentándo la inclinación, la sustentación disminuye en vez de aumentar.

Como he comentado antes, no es necesario un objeto plano e inclinado. Puede ser una superficie más o menos horizontal, pero que esté doblada hacia abajo en la parte trasera (tomando como referencia el movimiento del objeto, claro). Este es el diseño que tienen la mayoría de las alas, que normalmente incluyen flaps manipulables por el piloto para variar el ángulo de ataque sin necesidad de inclinar todo el avión.

Actualización: Olvidad todo lo escrito aquí. La base de la sustentación de un avión está en la conservación de la cantidad de movimiento, aplicada al aire. Podría explicarse tanto con el Principio de Bernouilli, como con la Tercera Ley de Newton, que en realidad son dos formas distintas de resolver el mismo problema. Sin embargo, en aeronáutica se utiliza el Principio de Bernouilli, que es mucho más útil en estos casos. Para saber más, visitad el artículo ¿Por qué vuelan los aviones? (de verdad de la buena), del blog de Juan de la Cierva.