Resulta asombroso que un avión, que es un objeto más pesado que el aire, sea capaz de elevarse y mantenerse en vuelo. Sin embargo, no se debe a ningún milagro, sino a una ley física: la sustentación que generan las alas del avión.

En aeronáutica, lo que podríamos llamar largo, ancho y grueso de un ala, se denomina "envergadura", "cuerda" y "espesor", respectivamente. La envergadura es la distancia comprendida entre las puntas (bordes marginales) o extremos del ala. La cuerda es la distancia comprendida entre el borde delantero del ala o borde de ataque y el trasero o borde de salida o de fuga. Por último, la distancia máxima entre la parte del superior del ala y las inferior se denomina "espesor".

La sustentación se crea por las diferencias de presión que actúan en el extradós (parte superior del ala) y en el intradós (parte inferior del ala), y que se debe a la diferente longitud del camino recorrido por las moléculas del aire sobre dichas superficies, puesto que la longitud del extradós, al ser curvo, es mayor que la longitud del intradós (plano). Se produce así una fuerza aerodinámica.

EL TEOREMA DE BERNOULLI

La definición de un perfil aerodinámico es, según el diccionario, un cuerpo con una forma determinada que se dispone en una corriente de aire para aprovechar las fuerzas aerodinámicas. De este modo, el perfil está fijo y es el aire el que se desplaza, como en el tubo de Venturi, el cual está formado por dos conos divergentes, aplicación directa del teorema de Bernoulli.

Éste establece que la suma de la presión estática (debida al peso del aire) y de la presión dinámica (debida a su velocidad) siempre es constante. En contra de lo que pueda parecer, sólo un tercio de la fuerza aerodinámica se origina en el intradós, mientras que los dos tercios restantes se originan en el extradós. Esta fuerza aerodinámica se descompone a su vez en otras dos, la vertical o de sustentación (S) y la horizontal o de resistencia (R).

CENTRO DE PRESIÓN Y DE GRAVEDAD

El centro de presión de un perfil (al que llamaremos CP) es el punto de la cuerda sobre el cual actúa la resultante de todas las presiones y depresiones distribuidas sobre dicho perfil. No es un punto fijo en cualquier condición de vuelo, sino que se desplaza hacia adelante y hacia atrás del perfil según aumente o disminuya el ángulo de ataque. Pero este ángulo tiene un límite a partir del cual las moléculas del aire se desprenden del extradós del ala. En este caso desaparece la sustentación y, por tanto, la capacidad de vuelo del avión, el cual entra en pérdida.

ENTRADA EN PÉRDIDA

Todo perfil de ala posee un ángulo de ataque máximo al cual puede volar. A partir de éste, las líneas de corriente se deforman y se desprenden del extradós del ala, desapareciendo el efecto de succión y, por tanto, la capacidad de vuelo del avión que caerá bruscamente. El ángulo de ataque máximo, a partir del cual la sustentación empieza a decrecer, se denomina "ángulo de sustentación máxima" o "de entrada en perdida". En este sentido, el avance es mayor cuanto mayor es el ángulo, por lo que aparece una resistencia directamente proporcional al ángulo de ataque, es decir, a mayor ángulo mayor resistencia, la cual debe ser compensada con una mayor potencia del motor. De lo contrario, la velocidad de vuelo del avión disminuye.

VISCOSIDAD Y DENSIDAD

De entre las distintas propiedades del aire, las que más nos interesan son le densidad y la viscosidad.

• La Densidad: Es el peso de la unidad de volumen.El aire posee peso y volumen y, por tanto, una densidad.Como consecuencia, está sometido a las fuerzas de aceleración, inercia,etc.Cuando circula alrededor de la superficie curva de un ala, tiende a conservar su dirección adquirida, y tendrá una presión más alta que cuando se encuentra con un obstáculo. Esta presión se llama dinámica.
• La Viscosidad: Es la propiedad de un fluido (líquido o gas) a oponerse a un cambio en su forma o disposición de sus elementos cuando fluye. Representa, por tanto, la fricción interna.

CAPA LÍMITE

La viscosidad se pone de manifiesto siempre que un fluido (por ejemplo el aire) se desplaza con relación a una superficie. La velocidad del fluido en la superficie es cero, para ir aumentando a medida que se aleja de la superficie hasta llegar a la velocidad del fluido. El espesor en que se produce este aumento de velocidad se llama capa "límite". Un buen ejemplo de la viscosidad del aire se puede observar en un coche polvoriento: por muy rápido que vaya el aire, no arrastra el polvo. La característica más importante de la capa límite es la condición del flijo de las distintas capas que la forman. Dicha condición puede ser laminar o turbulenta. El flujo laminar se caracteriza por estar formado por capas uniformes de fluido, mientras que el turbulento presenta una mezcla de las distintas capas. El espacio en que la capa límite pasa de laminar a turbulento se denomina "punto de transición".

EL NÚMERO DE REYNOLDS

El físico británico Osborne Reynolds, mediante experiencias con diversos fluidos a diferentes velocidades, observó que la transición de laminar a turbulento depende de la viscosidad del fluido y de su velocidad. Generalizó sus conclusiones en un número sin dimensiones que combina los efectos de velocidad y viscosidad. Este número, denominado "de Reynolds" (NR) se define por la fórmula NR = 70 x l x v , donde l es la longitud del objeto (paralelo a la corriente de aire, en este caso es la cuerda del ala del avión) expresada en milímetros, y v es la velocidad del ala expresada en metros/segundos.