El vuelo de los aviones y su funcionamiento:
A lo largo de las últimas décadas, los aviones han revolucionado la forma en que viajamos. Pero, ¿alguna vez te has preguntado cómo vuela un avión y cómo se navega? En este artículo, encontrarás respuestas a estas preguntas de manera simple pero científica. También exploraremos cómo se controla el vuelo en tiempo real. Primero, echemos un vistazo a la historia.
La historia del vuelo:
En el siglo XIX se probaron numerosos diseños locos de máquinas voladoras debido a la búsqueda del ser humano por volar. Finalmente, un intento tuvo éxito: ¡el vuelo de los hermanos Wright! Su avión fue exitoso gracias a un fenómeno interesante de la física: la tecnología de los perfiles alares.
El ala de su avión tenía una forma curva que empujaba el aire hacia abajo, según la tercera Ley de Newton. Si el ala empuja el aire hacia abajo, el aire también empujará el ala en la dirección opuesta con igual magnitud. Esto eventualmente produce la fuerza de sustentación, ¡y el avión es capaz de despegar del suelo!
Actualmente, los aviones siguen utilizando la misma tecnología de perfiles alares para volar, pero con perfiles altamente aerodinámicos y optimizados.
La fuerza de empuje:
Para mover un avión hacia adelante, se utiliza un motor turbofan en las aeronaves de aviación civil moderna. La reacción de la alta velocidad de salida del chorro le proporciona la fuerza de empuje. El aire entrante pasa por una etapa de compresor, cámara de combustión y turbina. El motor también obtiene fuerza de empuje de la reacción del ventilador. Así, los motores turbofan producen una gran cantidad de fuerza de empuje, lo que hace que el avión se mueva hacia adelante.
La fuerza de sustentación:
Como se mencionó anteriormente, cuando el avión se mueve hacia adelante, el aire que fluye relativamente sobre el ala produce una fuerza de sustentación en las alas.
Durante el despegue, los flaps y slats de un avión se extienden hacia abajo para aumentar el área y la curvatura del ala, lo que permite derivar una mayor fuerza de sustentación incluso a baja velocidad del avión. A medida que aumenta la velocidad del avión, también aumenta la fuerza de sustentación. Finalmente, cuando la fuerza de sustentación es mayor que la fuerza gravitacional, el avión despega del suelo.
Durante el vuelo normal, los flaps y slats de un avión vuelven a su posición original. Es interesante notar que las diferentes fuerzas que actúan sobre el avión se equilibran durante el vuelo normal.
La navegación en el vuelo:
Se pueden navegar los aviones de la manera que se desee mediante los diferentes accesorios de las alas: alerones, elevadores y timón. Los pilotos pueden usarlos solos o en conjunto, según la situación.
Por ejemplo, si se desea descender el avión, solo hay que bajar el elevador, esto desviará el flujo de aire y generará una fuerza de sustentación que hará que la nariz del avión se incline hacia abajo. Si se desea ascender, solo se debe hacer lo contrario.
Si el avión necesita cambiar su rumbo, se puede girar el timón. Esto producirá una fuerza de sustentación y hará que el avión gire. Sin embargo, un cambio repentino en la dirección de vuelo puede causar molestias a los pasajeros. La forma más profesional es utilizar los alerones. Bajando un aileron y subiendo el otro, se crea una diferencia en las fuerzas de sustentación y el avión se inclinará y rodará.
Si el avión solo asciende, es evidente que ha cambiado su rumbo, pero su orientación no ha cambiado. Todos estos movimientos de los diferentes dispositivos y flaps se controlan desde la cabina utilizando un sistema de control fly-by-wire. En los sistemas fly-by-wire, una computadora controla los movimientos exactos de los actuadores para un funcionamiento suave.
Por último, para el almacenamiento del combustible, los aviones tienen grandes tanques en las alas. Durante el aterrizaje, es necesario aumentar la resistencia. Para este propósito, se activan nuevamente los flaps y slats de un avión, ya que también tienen la capacidad de aumentar la resistencia. Se activa un accesorio llamado spoiler para aumentar aún más la resistencia y reducir la fuerza de sustentación.
Un mecanismo interesante se utiliza para bajar los flaps y slats de un avión, este mecanismo girará y desplazará los flaps.
Esperamos que hayas disfrutado el viaje a través de la ciencia detrás del funcionamiento de los aviones. ¡Gracias!
