Estoy simplificando aquí, pero cada introducción al vuelo nos muestra que el perfil de un ala conduce a una menor presión en el lado superior del ala, por lo tanto, el ala y el avión adjunto a ella se levantarán.
Está bien.
¿Cómo explica eso que un avión vuele invertido? Si la explicación fuera correcta, el avión se arrastraría hacia la Tierra.
Normalmente, un perfil aerodinámico se optimiza para obtener la mejor eficiencia de elevación/arrastre (L/D) para un determinado perfil de vuelo (generalmente un compromiso). Dado que la mayor parte del tiempo para la mayoría de las aeronaves, el vuelo invertido no es un problema, se obtiene un perfil aerodinámico optimizado para el vuelo vertical, y esto se logra mejor con geometrías asimétricas.
Sin embargo, dependiendo del ángulo de ataque, cualquier superficie aerodinámica puede (y lo hará) generar una sustentación "negativa", solo que de manera mucho menos eficiente que para el régimen optimizado, lo que resulta en una mayor resistencia.
El elevador mantiene el ángulo de ataque deseado para las aeronaves convencionales controladas aerodinámicamente. Para perfiles aerodinámicos simétricos comúnmente utilizados para aviones acrobáticos, el rendimiento para vuelo vertical e invertido es bastante similar. Para el 99% de todos los demás perfiles aerodinámicos, el vuelo invertido funcionará hasta cierto punto, dependiendo de la potencia disponible, el CG, la sustentación máxima y las fuerzas de timón disponibles antes de entrar en pérdida. Como resultado, para algunos aviones, no se puede mantener un vuelo invertido estable, mientras que para otros podría serlo (pero con una penalización variable en el rendimiento, la velocidad de pérdida, etc.). La posibilidad aerodinámica de vuelo invertido está, por supuesto, limitada por consideraciones estructurales y de otro tipo.
Esta relación entre la curvatura de un ala y una diferencia de presión en ambos lados es a menudo parte de la explicación del 'tiempo de tránsito igual'; el aire en el lado curvo tiene que atravesar una distancia más larga en la misma cantidad de tiempo, por lo tanto, va más rápido, lo que conduce a una presión más baja. Esta explicación es muy común y completamente errónea.
En vuelo normal, levantar el morro hace que la aeronave ascienda porque las alas se encuentran con el aire en un ángulo más pronunciado; la elevación aumenta. Tiene sentido que girar las alas en la dirección opuesta disminuya la sustentación. De hecho, apunte la nariz hacia abajo lo suficiente y las alas no producirán elevación alguna. Más allá de eso, la sustentación generada se vuelve negativa y las alas comenzarán a empujar el avión hacia abajo.
Durante nuestra hipotética maniobra, nuestra actitud ha variado unos 10°. Eso no es exactamente volar boca abajo todavía, el lado curvo de las alas estuvo arriba todo el tiempo. Si el ascensor también apuntaba hacia arriba o no, dependía del ángulo en el que las alas se encuentran con el aire, el ángulo de ataque.
Lo mismo es cierto para el vuelo invertido. Si nos encontramos en una actitud en la que las alas nos tiran hacia abajo, levantamos el morro. Al principio, la elevación hacia abajo desaparecerá y, en ángulos de ataque más altos, comenzará a apuntar hacia arriba y se hará más grande. A velocidades aerodinámicas y ángulos de ataque suficientes, tenemos suficiente sustentación para mantener la altitud boca abajo.
Entonces, ¿por qué las alas deben estar curvadas? ellos no Las alas planas también proporcionan sustentación en ángulos de ataque distintos de cero y son perfectamente utilizables, pero no muy eficientes. Las superficies aerodinámicas con la forma adecuada crean más sustentación y menos resistencia. Para saber por qué, consulte una explicación más precisa de cómo vuelan realmente los aviones.
La respuesta corta es que la explicación es incorrecta . Cómo los aviones realmente generan sustentación es mucho más complicado.
El principio de Bernoulli (forma aerodinámica) es solo una de las fuerzas de sustentación.
Igualmente importante es la desviación (ley de Newton) y, en los aviones de hélice, el flujo de aire acelerado.
La sustentación 'newtoniana' es la reacción hacia arriba del ala a su desviación hacia abajo de la corriente de aire. La forma más eficiente de desviar la corriente de aire es una aceleración gradual, lograda por una superficie inferior cóncava. La forma de la superficie superior debe evitar la 'separación' prematura (remolinos de vacío caóticos) del flujo de aire superior. Un ala simétrica aún puede desviar la corriente de aire, dependiendo de su ángulo de ataque; tiene la misma sustentación y arrastre, ya sea con el lado derecho hacia arriba o invertido, lo que no es tan eficiente como un ala normal con el lado derecho hacia arriba, pero es mejor que un ala normal invertida.
BlueRaja - Danny Pflughoeft