Porque se forma la estela de los aviones

Separación de aviones

La sustentación se genera mediante la creación de una diferencia de presión sobre la superficie del ala. La presión más baja se produce sobre la superficie superior del ala y la más alta bajo el ala. Este diferencial de presión desencadena el enrollamiento del flujo de aire en la popa del ala, lo que da lugar a masas de aire que se arremolinan a continuación de las puntas del ala. Una vez completado el enrollamiento, la estela consiste en dos vórtices cilíndricos que giran en sentido contrario. Así se inicia el vórtice de estela.

Los vórtices de estela se extienden lateralmente lejos de la aeronave y descienden aproximadamente de 500 a 900 pies a distancias de hasta cinco millas detrás de ella. Estos vórtices tienden a descender a aproximadamente 300 a 500 pies por minuto durante los primeros 30 segundos

La situación más peligrosa es que una aeronave pequeña vuele directamente en la estela de una aeronave más grande. Esto suele ocurrir cuando se vuela por debajo de la trayectoria de vuelo de la aeronave más grande. Las aeronaves pequeñas que siguen a las de mayor tamaño a menudo se desplazan más de 30 grados en el balanceo.

Las aeronaves con menor envergadura generan vórtices de estela más intensos que las aeronaves de peso equivalente y mayor envergadura. El Boeing 757, por ejemplo, tiene un ala relativamente corta y una gran planta motriz para el peso del avión. La turbulencia de estela que produce el 757 es equivalente a la de un avión mucho más pesado.

Aviones con techo

Los aviones también dejan una estela detrás de ellos cuando pasan por el aire. Esta estela es generada por algo llamado vórtices de punta de ala. Una aeronave que se encuentra con los vórtices de punta de otra aeronave puede experimentar algo llamado turbulencia de estela. Esta estela suele provocar un movimiento de balanceo (balanceo inducido). La intensidad de este balanceo depende en gran medida de la fuerza de los vórtices de punta generados por la aeronave líder.

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Los vórtices de punta de ala o vórtices de punta se generan debido a la diferencia de presión entre la superficie superior e inferior del ala. La superficie superior de un ala está a una presión más baja, y la superficie inferior está a una presión más alta. Esta diferencia de presión es también la que permite que un ala cree sustentación.

Como la superficie inferior del ala está a una presión mayor que la de la atmósfera, el aire tiende a fluir hacia el exterior, hacia la punta del ala. Al mismo tiempo, como la superficie superior del ala está a una presión inferior, el aire tiende a fluir hacia el interior. Así, en la punta del ala se produce un movimiento de remolino provocado por la mezcla del aire de alta y baja presión, que a su vez produce vórtices. Cuando se mira el ala desde atrás, el ala derecha produce un vórtice en sentido contrario a las agujas del reloj, mientras que el ala izquierda produce un vórtice en sentido de las agujas del reloj.

Separación de la turbulencia de la estela

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Esta pregunta trata de cómo la turbulencia de la estela puede afectar a los aviones que vuelan en formación. Me hizo preguntarme cómo se forman las turbulencias en las estelas de los aviones (las alas en particular). No puede ser tan simple como los vórtices de punta, ¿verdad?

La turbulencia de estela es fácil de entender una vez que se sabe cómo un ala crea sustentación: Desviando el aire que fluye a través de ella hacia abajo. En esta respuesta, he utilizado la simplificación de acelerar hacia abajo todo el aire que fluye a través de un círculo con un diámetro igual a la envergadura del ala, y dejar el resto del aire sin afectar.

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Esto ayuda a entender el principio de la creación de la sustentación, pero es demasiado simple, por supuesto, porque el movimiento descendente del aire creará un vacío por encima de él, y el aire de abajo tiene que hacer sitio a ese tubo de corriente que se mueve hacia abajo. Además, el campo de presión que rodea al ala afectará también al aire que se encuentra en las proximidades del tubo de corriente, y en consecuencia el aire de abajo será empujado lateralmente ya por el ala, y el aire de arriba empezará a fluir hacia la zona de baja presión sobre el ala. Este movimiento lateral se acentuará a popa del ala, de manera que el aire será continuamente presionado hacia fuera por debajo de la estela del ala, se moverá hacia arriba a la izquierda y a la derecha de la misma y hacia dentro por encima de la estela. La inercia de la estela la mantiene en movimiento hacia abajo durante varios minutos, desplazando continuamente el aire por debajo de ella y aspirando más aire en el espacio de arriba, y eso dará lugar a dos vórtices que se arremolinan detrás del ala. Esto es el enrollamiento de la estela (ver el esquema de abajo, tomado de esta fuente).

Turbulencia en la estela

La turbulencia de estela es una perturbación de la atmósfera que se forma detrás de una aeronave a su paso por el aire. Incluye una variedad de elementos, los más significativos de los cuales son los vórtices en las puntas de las alas y el jetwash. El jetwash se refiere a los gases en rápido movimiento expulsados por un motor de reacción; es extremadamente turbulento pero de corta duración. Los vórtices de punta de ala, sin embargo, son mucho más estables y pueden permanecer en el aire hasta tres minutos después del paso de un avión. Por tanto, no se trata de una verdadera turbulencia en el sentido aerodinámico, ya que la verdadera turbulencia sería caótica. En cambio, se refiere a la similitud con la turbulencia atmosférica que experimenta un avión que atraviesa esta región de aire perturbado.

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Los vórtices en las puntas de las alas se producen cuando un ala genera sustentación. El aire procedente de la parte inferior del ala es atraído por la región por encima del ala debido a la menor cantidad de presión por encima del ala, lo que hace que un vórtice salga de cada punta del ala. La fuerza de los vórtices en las puntas de las alas está determinada principalmente por el peso y la velocidad del avión[1] Los vórtices en las puntas de las alas constituyen el componente principal y más peligroso de la turbulencia en la estela.

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