¿Por qué la velocidad y la distancia de despegue se reducen con los vientos en contra?

Tienes razón en que un viento en contra reducirá el recorrido de despegue (distancia de despegue). En cuanto a la velocidad de despegue, la velocidad aerodinámica seguirá siendo la misma, pero la velocidad respecto al suelo se reducirá.

En el sentido más simple, un avión gira para despegar cuando genera suficiente sustentación (dejando de lado otras consideraciones). Esto depende de la velocidad aerodinámica , ya que la sustentación generada es proporcional al cuadrado de la velocidad aerodinámica (siempre que los demás factores, como el área del ala y el coeficiente de sustentación, se mantengan constantes) a una altitud de densidad. Como resultado, es la velocidad aérea, no la velocidad terrestre lo que importa.

Si tiene algo de viento en contra, la velocidad respecto al suelo efectiva se reduce en la misma cantidad, lo que da como resultado una distancia de despegue reducida. El efecto del viento sobre la distancia de aterrizaje es similar a la distancia de despegue. Esto lo puedes ver en la siguiente figura.

Imagen de avstop.com

Como se puede observar, la presencia de vientos puede tener un efecto significativo en las distancias de despegue requeridas (nótese que la velocidad aerodinámica permanece igual en todos los casos). Debido a esto, la dirección de los vientos predominantes puede tener un efecto significativo en la determinación de los rumbos de las pistas. De Influencias en el diseño del aeropuerto :

Los patrones meteorológicos de un área, especialmente los vientos predominantes, son un factor importante para determinar los rumbos de las pistas. Los vientos predominantes se definen como la dirección desde la cual los vientos soplan con mayor frecuencia. Recuerda que los aviones despegan y aterrizan con el viento. Digamos que en un aeropuerto determinado los vientos dominantes soplan del oeste el 65% del año, mientras que el 30% del año el viento sopla del este, y el 5% restante viene del noroeste. Sería mejor entonces orientar la pista W (27) y E (9). Eso significaría que aproximadamente el 95% del año los aviones aterrizarían y despegarían con el viento.

La velocidad aerodinámica indicada para el despegue, que se muestra en el ASI en la cabina, seguirá siendo la misma independientemente del viento. Sin embargo, la velocidad respecto al suelo requerida para el despegue se ve muy afectada por el viento y las condiciones ambientales.

En un nivel muy simple, ayuda pensar en la velocidad aerodinámica indicada como la velocidad del aire sobre las alas. Por lo tanto, si un avión está quieto frente a un viento de 20 nudos, la velocidad del aire sobre las alas, la velocidad indicada, es de 20 nudos, pero la velocidad respecto al suelo (velocidad sobre el suelo) es 0.

Por lo tanto, si la aeronave necesita rotar a una velocidad aérea indicada de 120 nudos, con un viento en contra de 20 nudos, la aeronave solo necesita acelerar a 100 nudos de velocidad respecto al suelo y, por lo tanto, requiere menos distancia de despegue. Pero el ASI seguirá mostrando 120kt a velocidad de rotación.

Sí, la distancia será menor en ambos casos porque se reduce la cantidad de tiempo necesario para alcanzar la velocidad de despegue porque se reduce la velocidad respecto al suelo necesaria (menos el tiempo necesario para 20 nudos más en tu caso). El aterrizaje también se reduce por la misma razón: se necesita menos tiempo para detenerse por completo porque la velocidad respecto al suelo es menor que la velocidad respecto al aire (también menos el tiempo necesario para reducir esos 20 nudos). Esta es la razón principal por la que las pistas se construyen en las direcciones predominantes del viento y los portaaviones navegan contra el viento cuando realizan operaciones de vuelo.