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Por qué los aviones vuelan tan alto
¿Cómo se mantiene un avión en el aire? Tanto si te has planteado la pregunta mientras volabas como si no, sigue siendo un tema fascinante y complejo. A continuación, le ofrecemos un rápido vistazo a la física del vuelo de un avión, así como a una idea errónea sobre el tema.
En primer lugar, imagine un avión -un avión comercial, como un Boeing o un Airbus de transporte- surcando el cielo en vuelo constante. Ese vuelo implica un delicado equilibrio de fuerzas opuestas. “Las alas producen sustentación, y la sustentación contrarresta el peso del avión”, dice Holger Babinsky, profesor de aerodinámica de la Universidad de Cambridge.
“Esa fuerza de sustentación tiene que ser igual o mayor que el peso del avión: eso es lo que lo mantiene en el aire”, dice William Crossley, director de la Escuela de Aeronáutica y Astronáutica de la Universidad de Purdue.
Mientras tanto, los motores del avión le dan el empuje que necesita para contrarrestar la resistencia que experimenta por la fricción del aire que lo rodea. “Cuando vuelas hacia delante, tienes que tener suficiente empuje para al menos igualar la resistencia -puede ser mayor que la resistencia si estás acelerando; puede ser menor que la resistencia si estás reduciendo la velocidad- pero en un vuelo estable y nivelado, el empuje es igual a la resistencia”, señala Crossley.
Velocidad del avión km/h
Si te preguntas a qué velocidad vuelan los aviones, la respuesta es que oscila entre los 260 km/h y los 3.900 km/h, dependiendo del tipo de avión (comercial, monomotor, jet privado, aviones militares) y de si el avión está despegando, en altitud de crucero o aterrizando.
Lo único que limitaba la velocidad del Concorde era la temperatura; el exceso de calor generado por la fricción del aire amenazaba con fundir la piel del avión, que es la superficie exterior que cubre gran parte de sus alas y fuselaje.
Los aviones comerciales no vuelan a las velocidades máximas de las que son capaces. Por lo general, un avión comercial medio vuela a velocidad de crucero utilizando sólo el 75% de su potencia total. Hay dos razones principales para que los aviones no utilicen toda la potencia:
En cualquier caso, si los aviones volaran a toda velocidad con regularidad, sólo llegarían 20 o 30 minutos antes de media. La mayoría de los consumidores no valoran llegar 30 minutos antes por encima de conseguir un billete más barato.
En conclusión, los aviones pueden volar muy rápido (hasta 2.400 mph o 3.900 km/h si hablamos de la mayor velocidad de la historia), pero la velocidad exacta de un avión está sujeta a su clasificación y a las condiciones en las que opera.
Velocidad de aterrizaje de un avión
Cuando un avión se desplaza por el aire, sus alas provocan cambios en la velocidad y la presión del aire que pasa por ellas. Estos cambios dan lugar a la fuerza ascendente llamada sustentación. Para entender la sustentación, primero hay que comprender cómo se comporta el aire (un gas) en determinadas condiciones.
Para que una corriente de aire se acelere, parte de la energía del movimiento aleatorio de las moléculas de aire debe convertirse en energía del flujo hacia delante. El movimiento aleatorio de las moléculas de aire es lo que causa la presión del aire; por lo tanto, la transferencia de energía del movimiento aleatorio al flujo de la corriente da como resultado una menor presión del aire.
Un ala tiene la forma y la inclinación necesarias para que el aire que se mueve por encima sea más rápido que el que se mueve por debajo. A medida que el aire se acelera, su presión disminuye. Así, el aire que se mueve más rápido por encima ejerce menos presión sobre el ala que el aire que se mueve más lento por debajo. El resultado es un empuje hacia arriba del ala: ¡la sustentación!
El avión de pasajeros más rápido
El crucero es la fase del vuelo de una aeronave que comienza cuando el avión se nivela después de un ascenso, hasta que comienza a descender para el aterrizaje[1] El crucero suele consumir la mayor parte de un vuelo, y puede incluir cambios en el rumbo (dirección del vuelo), la velocidad del aire y la altitud.
Los aviones comerciales o de pasajeros suelen estar diseñados para un rendimiento óptimo en torno a su velocidad de crucero (VC) y su altitud de crucero. Los factores que afectan a la velocidad y altitud de crucero óptimas son la carga útil, el centro de gravedad, la temperatura del aire y la humedad. La altitud de crucero suele ser el punto en el que la mayor velocidad en tierra se equilibra con la disminución del empuje y la eficiencia del motor a mayores altitudes. La velocidad de crucero típica para un avión comercial de pasajeros de larga distancia es de aproximadamente 880-926 km/h (475-500 kn; 547-575 mph)[cita requerida] La altitud de crucero típica para los aviones comerciales es de 31.000 a 38.000 pies (9.400 a 11.600 m; 5,9 a 7,2 mi)[2][se necesita una fuente mejor].
En las aeronaves de hélice, la resistencia se minimiza cuando se maximiza la relación entre la sustentación y la resistencia. Sin embargo, la velocidad para ello se considera normalmente demasiado lenta, por lo que las aeronaves de hélice suelen navegar a una velocidad significativamente más rápida.[8] Los motores de combustión tienen un nivel de eficiencia óptimo para el consumo de combustible y la potencia de salida.[9][se necesita una fuente mejor] Generalmente, los motores de pistón de gasolina son más eficientes entre la velocidad de ralentí y el 30% menos del acelerador máximo. Los diésel son más eficientes en torno al 90% de la aceleración total[10][se necesita una fuente mejor].
