Tiempos Dracónicos

Boeing 777

Mamá, ¿Cómo vuelan los aviones? (o ¿por qué?)

Descubrir el universo en el que vemos con la curiosidad de un infante de 10 años es algo fenomenal. Aún hoy con 30 años, sigo tratando de ver el mundo como un niño.

Trato de asombrarme de lo que no comprendo y luego consigo la explicación, aún investigo, cuestiono todo lo que se me dice. Mi mamá dice que no termino de madurar, yo le digo que jamás dejaré mi curiosidad atrás. Una de esas cosas que jamás me dejará de asombrar es el como funciona un avión. Pongámoslo en perspectiva:

Un boeing 747, quizás el avión de vuelo comercial que más gente ha movido en la historia moderna de la aviación, es un armatoste que vacío y solo con la gasolina, la tripulación, raciones y alguna que otra cosa que pueda necesitar para despegar de tierra en un día normal, pesa la nada despreciable suma de 180 toneladas apróximadamente. Eso es, 180.000 kilogramos, o lo que es lo mismo, unos 160.000 Ferraris/Lamborghinis. El peso máximo que soporta para despegar son 396 toneladas o 396.890 kilogramos. Eso es bastante pesado.

Y aún así estos aparatos logran despegarse del suelo con una facilidad increíble, verlos danzar por los cielos es casi mágico y probablemente nunca dejará de sorprenderme lo sencillo que es hacer un avión volar.

Física y de como decirle a nuestros hijos que es importante

Los aviones vuelan sobre el principio físico del coeficiente de arrastre y resistencia. Es más sencillo de lo que parece. A grandes rasgos: Las alas funcionan como unas veletas gigantescas, el aire pasa a través de ellas a una velocidad interesante y el coeficiente de arrastre hace que el viento (cosa natural en la tierra) despegue el avión del suelo empujando hacia arriba. Si, el viento (esa brisa sencilla en la vida) es capaz de tomar un avión de 400 toneladas y levantarlo y hacerlo moverse con una facilidad increíble.

Flujo de Aire

Flujo de Aire

Ahora bien, la explicación científica: las alas no son completamente planas, son más altas adelante, como una especie de triángulo alargado, con una curvatura muy leve, de forma tal que el aire que pase por encima de ellas viaja más lento (y más caliente por la fricción) que el que pasa por debajo (más rápido y más frío) haciendo que el aire que pasa por debajo sea el que eleve el avión y consiga una resistencia no muy grande con el aire que lo empuja hacia abajo. De esta forma la fuerza de empuje del aire frío siempre será mayor a la del aire caliente y tenemos como resultado que:

¡Podemos volar!

Todos los aviones son cilindricos por que ofrecen menos resistencia al viento por el cual viajan, y los alerones le dan dirección al hacer que el aire frío y el caliente cambien de dirección al final de cada ala pudiendo maniobrar al estar suspendido en el aire. A todo esto le llamamos aerodinámica. Sin embargo, el viento común en la tierra no tiene la fuerza suficiente para levantar una tostadora de 400 toneladas (a menos que estés en plena temporada de huracanes en Florida, y ahí si, seguramente el viento tiene fuerza suficiente como para arrancar un edificio de sus cimientos) así que necesitamos un empujoncito. Un impulso, algo que obligue al viento que pasa debajo de las alas a atravesarlas a una velocidad lo suficientemente alta como para poder despegar y sostenerse en el aire.

Para eso se crearon las turbinas (Afterburners) son unos motores muy interesantes: Los motores son gigantescos, y tienen una hélice que impulsa el aire hacia la primera parte del motor, el aire se acumula se comprime, y sale expulsado a temperaturas dignas de un horno de fundición de acero, unos 900 o 1000 grados más o menos. El aire que sale expelido mueve unas válvulas, y esas válvulas mueven de vuelta la compresión de la turbina, es un sistema hermoso de auto suficiencia de combustible, sin embargo el combustible fósil sigue siendo necesario para que la hélice inicial se mantenga en perfecto funcionamiento.

Pero mamá ¿a que velocidad tiene que ir a un avión para despegar?
Pues más a menos a 350km/h el avión empieza a tener suficiente velocidad para despegarse de la tierra. La velocidad solo aumenta desde el momento que se abandona la comodidad de la tierra firme, y pasamos a pasear por encima de las nubes a una altura aproximada de 30.000 pies y por supuesto el número más interesante: a 800-850 km/h.

Y esa velocidad es la velocidad crucero de un avión normal y corriente. Puedes cruzar el océano atlántico en 8 horas desde Caracas hasta Madrid; O desde Santiago a Sydney (unas 14 horas más o menos en el Océano Pacífico). Hace muchos años Air France logró construir un avión supersónico, el Concorde, una maravilla de la ingeniería y la aeronáutica moderna, que viajaba más rápido que el sonido (300m/s) pero su consumo de combustible era exorbitante, con la única ventaja de cruzar Paris New York en 4 horas cuando mucho. El programa Concorde hizo su último viaje el 26 de noviembre del 2003.

Los aviones son una de esas maravillas tecnológicas que nos han conectado durante más de un siglo, acortando distancias y haciendo que la cadena de producción sea de días en vez de semanas como con los barcos.

Por supuesto, el Boeing 747 no es el único tipo de avión que hay, hay aviones de combate, que son pequeñitos (en comparación) y tiene una velocidad crucero de más de 1600 Kms por hora (¡Supersónicos!) utilizan exactamente el mismo principio, con la diferencia que toda la cara inferior del avión se cuenta como superficie para lograr el coeficiente y despegar, estos aviones son super aerodinámicos, y regularmente tienen solo 1 o 2 tripulantes, y muchas armas (siendo las armas lo que más pesa)

F35-Raptor

F35-Raptor

Debido a su tamaño no es mucho el combustible que pueden llevar consigo, y por ende, las carreras que hacen han de ser cortas, y por lo general están apoyadas por portaaviones, unos mastodontes nucleares que flotan en el mar, y son tan o más mágicos que un avión.

Luego están los aviones de carga, unos animales gigantescos, colosales, capaces de llevar encima una cantidad de peso magnífica (pesan 178 toneladas, y despegan con máximo 381 toneladas, la diferencia con los aviones normales es que estos son huecos y no tienen asientos ni tripulación) y regularmente se utilizan para cargar otros aviones, o transbordadores, o carga militar, o cualquier cosa que te puedas imaginar que se pueda colocar en un avión, que pese mucho, sea gigante, y lo necesites para ya al otro lado del planeta.

Sin embargo el rey de los cielos es el Antonov an-225 Miriya, es algo tan increíblemente gigantesco que no logro conseguir como describirlo y que suene tan colosalmente imponente como se ve, pero una imagen vale más que mil palabras:

Antonov AN 225-Miriya con un transbordador espacial

Antonov AN 225-Miriya con un transbordador espacial

El An-225 es capaz de transportar 640.000 Kilogramos, y NASA, lo utiliza para mover los transbordadores espaciales de un sitio a otro. Quizás algún día nos sentemos a pensar como hace un cohete para ir a la luna, Es realmente genial. Hay mucha potencia y mucha matemática, física y química en solo sitio. La mayoría de la gente lo llama ciencia.

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