¿Podemos tomar prestado el efecto suelo de la Fórmula Uno para los aviones?

La presión reducida sobre el automóvil no solo ejerce una fuerza hacia abajo sobre el automóvil, sino también una fuerza hacia arriba igual sobre el suelo. Mythbusters hizo un episodio en el que condujeron un automóvil Indy sobre una alcantarilla para demostrar que levanta ligeramente la tapa de la alcantarilla.

La fuerza sobre el suelo es irrelevante porque no se mueve y no está unida al automóvil. Pero en tu dibujo está pasando lo mismo. La presión reducida ejerce una fuerza hacia arriba en el fondo del canal y una fuerza hacia abajo igual en la parte superior. Se anulan entre sí.

El problema aquí es que el efecto suelo requiere que haya otro cuerpo en el que el perfil aerodinámico esté en estrecha referencia (es decir, el suelo).

El artículo de la wiki lo resume muy bien.

Una cantidad sustancial de carga aerodinámica está disponible al comprender que el suelo es parte del sistema aerodinámico en cuestión.

No puede tener un efecto de suelo dentro de un perfil aerodinámico y generar sustentación en referencia a ese perfil aerodinámico.

En una respuesta más general, ha habido tipos de "aviones" (generalmente conocidos como vehículos con efecto suelo) que han aprovechado el efecto suelo y los beneficios de reducción de la resistencia. En términos generales, nunca tuvieron mucho éxito, ya que tienen un perfil de misión limitado debido a sus requisitos operativos.

( fuente )

No, esto no funciona: es directamente análogo a tratar de volar agarrando los cordones de los zapatos y tirando hacia arriba.

El efecto suelo funciona para el automóvil porque aumenta la fuerza entre el automóvil y el suelo, por encima del peso del automóvil. Lo que haría su dispositivo es aumentar la fuerza entre la parte superior del canal y la parte inferior del canal, pero ambas son partes de la aeronave, por lo que no hay un efecto neto en la aeronave como un todo.

Una de las razones por las que la sustentación aumenta en el efecto suelo es la presión del ariete, que produce una fuerza hacia arriba en el ala/avión cuando está cerca del suelo; esto funciona solo cuando el avión se mueve en relación con el suelo. El avión ejerce una fuerza igual y opuesta sobre el suelo.

Ahora, la misma fuerza se ejerce en la parte inferior de la aeronave, por lo que, en efecto, la sustentación neta producida es cero.

En resumen : el mecanismo de F1 es un tubo Venturi. Este tubo y el principio de un ala tienen similitudes entre ellos, pero la diferencia significativa es la ausencia de flujo descendente en el tubo Venturi. Debido a esta ausencia, no se crea ascensor.

Detalles

La pared de la cabina y el suelo crean un tubo Venturi . En un tubo Venturi, la presión del aire se reduce donde la sección está restringida (según el principio de Bernoulli ):

^{Fuente: Wikipedia}

Este efecto de succión es el que también funciona en un carburador (donde puede crear hielo debido a que la temperatura baja en la sección de baja presión) o un aerógrafo:

^Fuente

Funciona en F1 porque se crea un tubo con el suelo, las paredes del tubo tienden a acercarse, por lo que el coche se mantiene cerca del suelo. No hay sustentación propiamente dicha, no se crea el movimiento de aire vertical (descendente) necesario para producir sustentación. Así que su principio de diseño...

Una puerta del vientre que se abre a baja velocidad y conduce a una cavidad que se estrecha: difusor invertido. En esencia, lo mismo que la F1...

... no creará sustentación, porque la masa de aire, la velocidad y la presión son iguales en la entrada y la salida.

Y, tan pronto como ajuste los efectos de Bernoulli/Newton para que haya una aceleración y una corriente descendente, habrá creado un ala:

^Fuente

En un ala, de alguna manera también hay un tubo Venturi: la pared superior en realidad es creada por la viscosidad y la masa de la atmósfera sobre el ala, fuera de la capa límite, y la pared inferior es la superficie superior del ala:

^Fuente