Por qué vuelan los aviones

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(Publicado originalmente en Madrid Sindical)

Según la Wikipedia, hoy se cumplen cien años del primer vuelo de pasajeros en aeroplano. Un siglo ya, y, sin embargo, aún nos ponemos nerviosos cuando tenemos que subir a un avión; nos sentimos cada vez como pioneros en una aventura de resultado incierto.

Es cierto que puede parecer raro que un avión de varios cientos de toneladas de peso pueda mantenerse en el aire. La respuesta tradicional invoca el principio de Bernoulli, que afirma que la presión total en una corriente de un fluido se mantiene constante. Un avión, al desplazarse, divide el aire en dos corrientes, una que pasa sobre las alas y otra que pasa bajo ellas. Debido al perfil de las alas, más abombadas por arriba que por abajo, la corriente superior debe recorrer una distancia mayor que la inferior, lo que provoca un aumento de su velocidad; este aumento de velocidad conlleva un aumento de la presión dinámica que ejerce la corriente de aire, por lo que, de acuerdo con el principio de Bernoulli, en esa parte superior del ala debe disminuir en la misma medida la presión estática o, lo que es lo mismo, la presión atmosférica. Es esa disminución de la presión atmosférica sobre las alas la que succiona literalmente el avión hacia arriba y lo mantiene en el aire. Es lo mismo que ocurre cuando soplamos entre las páginas de un libro entreabierto: la reducción de la presión hace que las páginas se levanten.

Esta explicación, que es la que figura en la mayor parte de los libros de texto y de divulgación, no es completa. No explica por qué vuela un avión de papel, cuyas alas son planas, ni cómo puede un avión acrobático rizar el rizo y volar invertido.

En un avión de papel, la sustentación depende del ángulo de ataque de las alas, esto es, del ángulo que forman con la horizontal: al lanzar el avión ligeramente hacia arriba, la corriente inferior se ve empujada hacia abajo por las alas, lo que provoca, de acuerdo con la Tercera Ley de Newton (o Ley de acción y reacción), un empuje equivalente hacia arriba en el avión. Y éste vuela. La misma explicación es aplicable a los flaps y alerones de los aviones acrobáticos, a cuyas alas, de perfil simétrico, no es aplicable el principio de Bernoulli.

Además, existe un último factor, debido a la viscosidad del aire. Se trata del efecto Coanda, por el cual los fluidos tienden a pegarse a las superficies sobre las que inciden. Este efecto puede verse fácilmente colocando un lado de un vaso tumbado bajo un grifo: el chorro de agua, en lugar de rebotar, se pega al vaso y lo rodea por debajo; incluso puede llegar a salir hacia arriba por el otro lado. En el caso del ala de un avión con la superficie superior abombada, o con los alerones inclinados hacia abajo, el aire, al pegarse a la superficie superior, es desviado hacia abajo, lo que provoca como reacción un impulso adicional hacia arriba en el avión. Literalmente, las alas se agarran al aire que tienen por encima.

Por supuesto, todo esto sólo son explicaciones cualitativas. Los ingenieros aeronáuticos, cuando diseñan un avión, recurren a las ecuaciones de Navier-Stokes, que son las que describen exactamente los movimientos de los fluidos. La resolución de estas complejas ecuaciones es la que les permite calcular la sustentación de un avión en cualquier circunstancia.

Claude-Louis Navier, George Gabriel Stokes, Henri Coanda, Daniel Bernoulli, Isaac Newton... Podemos volar tranquilos: Estamos en buenas manos.