Почему летают самолеты?

Вопрос о просеóн, ¿потому чтоé самолеты летают? Una pregunta fáцил, pero con una respuesta más compleja e interesante de lo que te imaginas.

Автор сообщения: Хуан Матеус

авиацияón comercial ha estado presente en la vida del ser humano por algo más de un siglo. По этой причинеón muchas personas hoy en día lo ven como algo normal y ya no hay la capacidad de asombro de cómo logramos conquistar los cielos. Именно поэтому стоит начать серию постов, которые помогут #AvGeeks и люди в целом, a entender cómo es que un avióсегодня в дía logra llevarnos de A a B en tan poco tiempo y todo lo que esto conlleva.

Эта новая серия поставок, целью которых является информирование, educar y enseñar sobre aspectos técnicos a gente que no tiene una formacióн тéтехника, но даí el deseo de aprender y su pasióн для авиацииón trataremos temas interesantes gracias a Juan, новый участник блога.

¿Потому чтоé самолеты летают?

Грех мás preáпятно, lo primero que debemos resolver es los principios físicos básicos que gobiernan el vuelo de una aeronave. Lo primero que debemos reconocer es la presencia de ciertas fuerzas físicas que afectan a un objeto, en este caso un avióн в полете. Debemos reconocer en un avióн 4 fuerzas físicas muy importantes y que están relacionadas entre sí por las leyes de Newton que todos habrán oído alguna vez. Два из них направлены вертикально (Ось Y) и два из них горизонтально (Эдже Х). Esta es quizá una simplificacióн (мы живем в 3d мире) sin embargo es suficiente para nuestro propóсайт.

Para que un avión pueda volar, должен быть в состоянии преодолеть две ключевые силы: La resistencia aerodinámica que es una fuerza que actúa horizontalmente (pensemos en “arrastre”) y la gravedad que lógicamente atrae a un objeto al suelo, es decir actúa de forma vertical (ya veremos por qué el peso de una aeronave es un factor clave y limitante en la aviacióн). Каждый из них, имеет аналог: El empuje y la sustentacióн. Cuando el empuje y la sustentación son mayores que el peso de la aeronave y el efecto de arrastre (que puede ser la fricción de la pista con las ruedas en tierra o la resistencia del aire) podemos tener un avióн, который летает. Мás adelante veremos otros componentes del diseño de los aviones modernos que contribuyen a vencer estas fuerzas.

Когда есть авиóп этоá volando a velocidad crucero y a una altitud fija, el empuje y el arrastre son de igual magnitud y diferente sentido y lo mismo pasa con el peso y la sustentacióн. Cualquier desequilibrio en cualquiera de estas fuerzas se traduce en una aceleración o desaceleracióн (горизонтальный или вертикальный). Esto es tan solo una prueba de las leyes del movimiento de Newton en accióн.

Однажды мáс, упрощение вещей, podemos observar que la sustentacióп дедушкиóн (сила, толкающая самолет вверх) это из-за крыльев (и особенно его форма) а тягу дают моторы. Esto puede parecer quizá obvio pero no fue fácil entender la aerodináслюда, una rama de la física que hasta hace poco parecíа “magia negra” pues la matemática detrás de ella es muy compleja y hasta el día de hoy no hemos logrado encontrar la solución a muchas ecuaciones que la gobiernan y tan solo hemos podido simular sus efectos a través de una computadora. Sin entender las fuerzas aerodinámicas no podríamos haber desarrollado la aviación moderna y se lo debemos en parte al científico suizo Daniel Bernoulli. Другими словами, не всякий объект имеет достаточную тягу (две реактивные турбины например) могá волярный.

Эль аэродинамический профиль

Anteriormente hablamos de las fuerzas aerodinámicas y como contribuyen a que un avión pueda volar.

Ahora vamos a enfocarnos en cómo se genera sustentacióн, que es la fuerza aerodinámica responsable de que una aeronave pueda elevarse, И мáЭто важно, оставайся в воздухе.

воздух это жидкость. No solo los líquidos lo son. En el caso del aire existen diferentes presiones en nuestra atmósfera y que ejercen una fuerza sobre el mismo (мás adelante veremos otros factores atmosféricos como la temperatura y que también juegan un papel importante). А если говорить о движении, no podemos evitar pensar en la velocidad como una forma de saber que tan rápido se mueve algún objeto.

Ahora que sabemos cuáles son algunos de los factores que influyen en el movimiento de un fluido, podemos concluir que la presión y la velocidad del aire son las variables que quisiéramos controlar para que un avión pueda surcar los cielos sin contratiempos. El principio de Bernoulli justamente describe cual es la relación entre esas dos variables. В двух словах, el principio de Bernoulli dice que la velocidad y la presión de un fluido son inversamente proporcionales. А именно, Если скорость жидкости увеличивается, я возьму этоón disminuye y viceversa. Если вам интересно, вы можете поискать видео об экспериментах в трубке Вентури, чтобы лучше наблюдать за этим..

Но, ¿чтоé tiene que ver todo esto con un avióн? Хорошо, все. Arriba mencionamos que la forma del ala de un avión es lo que genera la sustentación para que este se mantenga en el aire. Ну, это именно так., conocida como airfoil o perfil aerodináобезьяна, что заставляет нас управлять принципом Бернулли в нашу пользу. Para que un avión se mueva, мы должны перемещать воздух вокруг него. Y ya sabemos que un fluido se mueve si existe un diferencial de presióн. Назначение крыла самолета, так,  generar un diferencial de presión para que el aire pueda fluir.

Если мы посмотрим на изображение аэродинамического профиля, мы можем, por simple inspección visual ver que el “recorrido” de una partícula de aire sobre el borde superior será distinto al recorrido si lo hace por debajo del ala. подальше от крыла, я возьму этоón del aire es atmosféРика. Когда воздух становится ближе, что мы называем относительный ветер vamos a ver que se crea una distribución en gradiente de la presión alrededor del airfoil.

Existen muchas teorías y formas de explicar cómo es que en la parte superior del ala tenemos alta velocidad y baja presión y lo opuesto en su lado inferior sin embargo es algo demasiado complejo para desarrollarlo aquí.

В заключениеóн, el perfil alar nos brinda el diferencial de presión que buscábamos y que genera la sustentacióн. Потому чтоé el resultado es una fuerza que va para arriba y no al revéс? El diferencial de presión es mayor abajo que arriba. более высокая скорость, menor presióн. Буквально, la parte inferior “presiona” воздух вверх.

Este tema es bastante complejo y requiere leerlo y releerlo para poder entender mejor la lógica detrás de la fíсика.