ESCUELA DE  PILOTOS

AERODINÁMICA

LAS CUATRO FUERZAS DEL VUELO

          Inventores y científicos lucharon durante siglos por entender los principios básicos del vuelo. Los expertos todavía debaten los pormenores de la aerodinámica, pero los pilotos sólo necesitan conocer algunos conceptos fundamentales, empezando por las cuatro fuerzas que afectan al vuelo: sustentación, peso, empuje y resistencia. Estas cuatro fuerzas actúan en pares. La sustentación (en realidad, la suma de todas las fuerzas ascendentes) se opone al peso (en realidad, la suma de todas las fuerzas descendentes) y el empuje a la resistencia. Las fuerzas en oposición se equilibran mutuamente en el vuelo estable, que incluye el vuelo en línea recta y nivelado así como el ascenso o el descenso estables a una velocidad constante. Se puede asumir que las cuatro fuerzas actúan en un punto único denominado centro de gravedad (CG). 

1 . LA Sustentación 

           La sustentación es la fuerza que hace volar a un aeroplano. La mayor parte de la sustentación de un aeroplano procede de sus alas. La sustentación que crea un ala se controla mediante el ajuste de la velocidad aerodinámica y el ángulo de ataque (ADA), es decir, el ángulo en que el ala se encuentra con el viento de frente. En general, a medida que aumenta la velocidad aerodinámica o el ángulo de ataque de un avión, se incrementa la sustentación generada por las alas.                                                                                                A medida que aumenta la velocidad del avión, debe reducir el ángulo de ataque (bajar el morro ligeramente) para mantener una altitud constante. A medida que disminuye la velocidad, debe aumentar el ángulo de ataque (subir el morro ligeramente) para generar mayor sustentación y mantener la altitud. Recuerde que, incluso en un ascenso o descenso, la sustentación se iguala al peso. El índice de ascenso o descenso de un avión está relacionado principalmente con el empuje generado por sus motores, no por la sustentación generada por las alas.    

 2 . EL PESO  

           El peso se opone a la sustentación. En la práctica, se puede entender que el peso actúa sobre una línea situada entre el centro de gravedad del avión y el centro de la tierra. En principio, se puede pensar que el peso sólo cambia a medida que se consume el combustible. De hecho, a medida que un avión maniobra, experimenta variaciones en el factor de carga o fuerzas G, que cambia la carga que soportan las alas. Por ejemplo, un avión que realiza un viraje de nivel con un ladeo de 60 grados experimenta un factor de carga de 2. Si este avión pesa  907 Kg. en estado de reposo en tierra, su peso efectivo se convierte en 1.814 Kg. durante el viraje. Para conservar el equilibrio entre la sustentación y el peso en las maniobras, debe ajustar el ángulo de ataque. Durante un viraje lateral cerrado, por ejemplo, debe levantar el morro ligeramente (aumentar el ángulo de ataque) para generar mayor sustentación y así equilibrar el aumento de peso.

                                                                                                                                                                                                                                                                                   3 . EL Empuje o tracción  

            El empuje que proporciona el motor de un avión lo impulsa a través del aire. l empuje se opone a la resistencia; en un vuelo estable ambas fuerzas son iguales. Si se aumenta el empuje y se conserva la altitud, el primero supera de forma momentánea la resistencia y el avión acelera. Sin embargo, la resistencia también aumenta y pronto se equilibra con el empuje, el avión deja de acelerar y continúa el vuelo estable con una velocidad aerodinámica superior pero constante. El empuje también es el factor más importante a la hora de determinar la posibilidad de ascenso del avión. De hecho, la velocidad de ascenso (o ascensional) máxima de un avión no está relacionada con la fuerza de sustentación que generan las alas, sino con la potencia disponible después de la necesaria para mantener el vuelo nivelado.

4. LA Resistencia 

           Los aviones se ven afectados por dos tipos de resistencia. La resistencia parásita es la fricción entre el aire y la estructura de un avión (tren de aterrizaje, superficie, antenas y demás apéndices). La resistencia parásita aumenta de manera proporcional al cuadrado de la velocidad del avión. Si se dobla la velocidad, se cuadruplica la resistencia parásita. La resistencia inducida es una consecuencia de la sustentación, que se genera por el desplazamiento del aire desde el área de alta presión situada bajo un ala hacia el área de baja presión situada sobre ella. Este efecto es más pronunciado en velocidades aerodinámicas bajas, donde es necesario un ángulo de ataque alto para generar sustentación suficiente y equilibrar el peso. De hecho, la resistencia inducida varía de forma inversamente proporcional al cuadrado de la velocidad. Si reduce la velocidad aerodinámica a la mitad, la resistencia inducida aumenta cuatro veces. Una acción de equilibrio .

Centro de gravedad    

             El centro de gravedad (C.G) es el punto en que el avión quedaría en equilibrio si estuviera suspendido de un cable. También es el punto de intersección de los ejes longitudinal, vertical y lateral. Para asegurarse de que el avión permanece estable durante el vuelo y responde correctamente a las entradas de control, debe cargarlo de forma que el C.G se sitúe dentro del rango de diseño.                                                                                                                                           

 El equilibrio del C.G                                                                                                                                                              El Centro de gravedad (C.G) es el punto en que el avión quedaría en equilibrio si estuviera suspendido de un cable. También es el punto de intersección de los ejes longitudinal, vertical y lateral. Para asegurarse de que el avión permanece estable vacío es como un columpio que se balancea sobre su centro de gravedad. Cada elemento que se suma al avión desplaza ligeramente el CG. Los objetos que se sitúan delante del C.G original tienden a inclinar el avión hacia delante y viceversa, los que se sitúan detrás tienden a inclinarlo hacia atrás. La fuerza de inclinación o "momento" depende del peso del objeto y su "brazo", la distancia entre el objeto y una línea de referencia arbitraria denominada plano de referencia. En muchos aeroplanos el plano de referencia es el tabique que separa el compartimiento del motor de la cabina.  

 Gestión del CG                                                                                                                                                      Los pilotos gestionan el C.G mediante el control de la distribución del peso en la cabina del avión. En la mayoría de los aviones pequeños, los depósitos de combustible y los asientos se sitúan cerca del mejor C.G, de forma que éste no se desplace demasiado cuando se agregue combustible, gente y equipaje. Sin embargo, antes de cada vuelo el piloto debe asegurarse de que el C.G del avión cargado se sitúa entre los límites frontal y posterior especificados por el fabricante                                                                                                                                                                                                                                     

El C.G y la estabilidad                                                                                                                                                                                                                                           El mantenimiento del C.G dentro de sus límites de diseño es crítico, ya que su posición afecta a la estabilidad del avión, de la misma forma que la posición de un niño en un columpio cambia el punto de equilibrio de tabla. A medida que el C.G se desplaza hacia la cola, el avión pierde estabilidad de cabeceo. Si el C.G se retrasa demasiado, puede ser imposible bajar el morro para recuperarse de una entrada en pérdida. Si el C.G se adelanta demasiado, el morro del avión se vuelve "pesado" y resulta difícil sino imposible enderezar el avión durante la fase final de aterrizaje .