Desde el principio de los tiempos, el ser humano se ha preguntado cómo podía alcanzar las nubes. El 17 de diciembre de 1903 el ingeniero estadounidense Orville Wright pilotó por primera vez un avión con motor capaz de elevarse por encima del suelo por sus propios medios. Y hoy, más de un siglo después, miles de aviones vuelan diariamente sobre nuestros cielos alrededor de todo el mundo. Concretamente, España es uno de los países europeos con mayor número de vuelos diarios. ¿Pero te has preguntado alguna vez cómo logran los aviones la maravilla de volar?
Para entender cómo consiguen mantenerse en el aire estos aparatos hay que comprender la ciencia que hay detrás del vuelo, porque los principios básicos se aplican a todos los aviones. Desde la primera máquina de los hermanos Wright hasta los Airbus modernos, a lo largo de los años no ha habido ningún cambio en la ciencia que hay detrás de esta hazaña, que se explica gracias a los principios fundamentales de la aerodinámica y la física.
Los aviones vuelan gracias a la interacción de cuatro fuerzas: sustentación, empuje, peso y arrastre. Estas actúan sobre ellos cuando están en el aire tanto en horizontal como en vertical. En las fuerzas verticales entra en juego, por un lado, el peso del avión que tira hacia abajo de la aeronave y, en contra de este, la fuerza de sustentación que es la que consigue levantarla.
El ala del avión está diseñada de tal manera que el aire que fluye sobre la parte superior se mueve más rápido que el aire que fluye por la parte inferior. Esto crea una presión menor en la parte superior y una presión mayor en la parte inferior, generando una fuerza de sustentación hacia arriba que permite al avión elevarse y mantenerse en el aire.
Pero para que un avión pueda volar, también necesita una fuente de empuje para vencer la resistencia del aire y seguir avanzando. Esto se logra mediante los motores del avión, los cuales impulsan las hélices o los reactores y lo propulsan hacia adelante.
Al mismo tiempo, el peso ejerce una fuerza que tira del avión hacia la Tierra. Estas moles de metal se construyen de forma que su peso se reparta desde delante hacia atrás, con lo que el avión se mantiene equilibrado.
Por último, el arrastre es la resistencia que el avión encuentra al moverse a través del aire y que debe ir venciendo para que pueda mantener una velocidad constante.
De esta forma, un avión vuela cuando estas cuatro fuerzas trabajan juntas. Sin embargo, son los pilotos quienes coordinan estas energías mediante los controles del avión(principalmente a través del timón, alerones y elevadores) con el fin de lograr el vuelo deseado, ya sea nivelado, ascendente o descendente.
Por lo que un avión mantendrá su vuelo si sus mandos permanecen en armonía: los elevadores están situados en la parte trasera del avión y provocan cambios en la sustentación con pequeñas fluctuaciones de movimiento; los alerones controlan el eje longitudinal y mantienen la actividad de rodadura del avión; y por otra parte, el timón da dirección a la máquina y está situado en su parte trasera.
Por tanto, los aviones vuelan gracias a la interacción de la fuerza de sustentación generada por las alas y el empuje proporcionado por los motores, lo que les permite superar la fuerza de gravedad y mantenerse en los cielos. Sin embargo, en este punto, cabe hacerse la siguiente pregunta: ¿podría un avión volar sin motores y solo con la ayuda del aire?
¿Podría un avión volar sin motores?
Los aviones necesitan de los motores para alcanzar la velocidad necesaria con el fin de levantar el vuelo y mantener la altitud. Pero nada impide que desciendan si los motores se paran.
No obstante, en ciertas circunstancias un avión puede permanecer en el aire sin la energía del motor: es lo que se conoce como ‘planeo’. Pero esto depende en gran medida del diseño del avión, las condiciones atmosféricas y las destrezas del piloto.
Cuando un avión planea, aprovecha la energía potencial almacenada en su altitud y la energía cinética de su velocidad para mantenerse en el aire. En esta situación, el piloto buscaría zonas de ascenso térmico, corrientes ascendentes de aire caliente o utilizaría técnicas como el vuelo en pendiente para ganar altitud y prolongar el tiempo en suspensión.
Sin embargo, no todos los aviones están diseñados de manera óptima para el planeo, por lo que la capacidad de poder volar sin motores variará según el diseño y la carga del avión.
Además, también deberían darse unas condiciones atmosféricas adecuadas. Si un avión se encuentra cerca de la zona de barlovento (es decir, en el lado opuesto al que sopla el viento), tendrá el vuelo más fácil. Mientras que en la zona de sotavento (esto es, en la misma dirección que el viento) la maniobra será mucho más complicada.
Así pues, si el aire asciende con la suficiente velocidad se podría volar en la zona de barlovento de manera indefinida y sin motores siempre y cuando se mantenga constante la corriente de aire. De hecho, con una corriente ascendente suficientemente fuerte, ni siquiera se necesitarían alas. De cualquier forma, aunque los aviones puedan planear sin motor por un tiempo, finalmente siempre tendrían que acabar volviendo a tierra.