Fuerzas que actúan en un avión

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Cuando un avión se encuentra en vuelo, actúan sobre él cuatro fuerzas principales. Estás fuerzas tienen un papel importante y cada una se origina desde un punto en específico. Veamos cuáles son:



La Sustentación/Lift también conocida como Levantamiento, es una fuerza generada principalmente por el ala. Esta es perpendicular a la dirección del Viento Relativo y de sentido hacía arrba. La magnitud de esta fuerza dependerá de varios factores como lo son:

  • Viento relativo/Corriente libre de aire, Es la velocidad y dirección relativa a partir de la cual parece que sopla el viento con referencia a un punto móvil.
  • Ángulo de ataque: Es el ángulo que existe entre la cuerda y la dirección del viento relativo.
  • Ángulo de incidencia: Es el ángulo formado por la cuerda del ala y el eje longitudinal del avión.

  • Actitud del avión: Es la orientación o referencia angular de los ejes longitudinal y transversal del avión con respecto al horizonte

Entre otros factores que ya conocemos como lo son la forma del perfil del ala, la superficie alar, la densidad del aire, etc.  La ecuación de la Sustentación es:

donde:
CL es el Coeficiente de Levantamiento (propio de cada perfil)
q es la Presión Dinámica
S es la Superficie  alar

La sustentación se da el Centro de Presiones (CP), que es el punto teórico del ala donde se considera aplicada toda esta fuerza. Aunque la presión actúa sobre todo el perfil, la resultante de todas estas presiones (Sustentación) actúa sobre este punto. La posición del centro de presiones puede variar a medida que aumenta o disminuye el ángulo de ataque, desplazándose hacia adelante o hacia atrás respectivamente. El margen de desplazamiento suele estar entre el 25-60% de la cuerda, y se recomienda, por cuestiones de estabilidad, que el desplazamiento sea el menor posible.


El Peso/Weigth es la resultante de la fuerza de atracción gravitatoria sobre un cuerpo, siendo su dirección perpendicular a la superficie de la tierra, de sentido hacia abajo y su intensidad proporcional a la masa de dicho cuerpo. Esta fuerza es la que atrae al avión hacia la tierra y ha de ser contrarrestada por el levantamiento para mantener al avión en aire..


El punto donde se considera ejercido el peso se conoce como Centro de Gravedad (CG). El CG es el punto de balance del avión, es decir, el punto donde se puede encontrar el equilibrio, y es por esto que los pilotos hacen todos sus movimientos "piboteando" sobre este punto.


La Resistencia/Drag también conocida como Arrastre, es la fuerza que se opone o retrasa al avance del avión y actúa como freno aerodinámico. Esta es paralela a la dirección del Viento Relativo y de dirección opuesta a la Trayectoria. La Resistencia Total del avión será la suma de dos tipos de resistencias:

  • Resistencia Inducida: Es meramente inevitable, y es generada por cualquier superficie del avión que produzca Sustentación.
  • Resistencia Parásito: Es provocada por cualquier otro elemento ajeno a la Sustentación, También puede ser generada por el ala cuando la superficie no es el todo lisa y contiene "baches", así como también por la superficie total del ala, siendo un ala más alargada portadora de mayor resistencia parásita que una no tan alargada. La Resistencia Parásito aumenta con la velocidad.
La ecuación para obtener la resistencia es:

donde
CD es el Coeficiente de Arrastre (tanto Inducido como Parásito)

Por último tenemos el Empuje/Trust, también conocido como Tracción, que es la fuerza que nos permitirá despegar el avión y mantener el avión en avance hasta el aterrizaje. Esta es generada por el/los motores y su dirección será la misma a la que apunta el eje del sistema propulsor.



Bibliografía:

Anibal Isidoro Carmona, "Aerodinámica y Actuaciones del Avión", Editorial Parainfo, 10a Edición,

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