Sobre el Teorema de Bernoulli y las fuerzas que generan sustentación en el plano.

Figura 1. Figura 2.Figura 3. Desde tiempos inmemoriales el hombre ha sentido celos y envidia de los pájaros, luego ha intentado imitarlos.

La mitología ya nos habla de Ícaro y de sus fallidos intentos. A finales del siglo XV un genio como Leonardo da Vinci comenzó a diseñar los primeros ornitópteros con la intención de imitar el vuelo de las aves. Leonardo buscaba, con el empleo de alas batientes, la capacidad para que sus artilugios se mantuviesen suspendidos en el aire al igual que hacen los pájaros.

Hasta finales del siglo XX esta aproximación al vuelo resultó siempre un fracaso, hasta que Paul Mc Cready en 1977 logró probar con éxito su diseño, el Gossamer Albatros, primer aerodino impulsado por la fuerza del hombre.

En su día, el vuelo por tracción humana fue el resultado, desde luego muy meritorio, de un costoso y excéntrico experimento que buscaba la recompensa económica de un afamado industrial británico, entusiasta de la aviación. Lo más parecido al ornitóptero soñado por da Vinci pesa 35 kg., tiene una envergadura de 30 m. y desarrolla una velocidad de 14 kts. Eso sí pilotado por un auténtico atleta capaz de mantener el vuelo pedaleando a un ritmo muy vivo. Si bien, la fantasía de Ícaro se ha materializado no puede afirmarse que este tipo de vuelo resulte práctico como medio de locomoción, es muchísimo más eficiente (en términos de desgaste físico o coste económico) el transporte vía terrestre a los mandos de cualquier bicicleta de gama media.

Al volver sobre nuestros pasos comprobamos cómo, ya en los albores de la aviación, abandonar la idea de emular el vuelo de los pájaros fue una reflexión más que acertada.

Se está celebrando el primer centenario de la aviación, si en cien años su desarrollo ha sido tan espectacular, es porque el concepto de ala fija ha sido el alma de cualquier aeroplano.

A principios del siglo XIX, George Cayley tuvo la suficiente visión como para entender que para que un avión pudiese mantener el vuelo, debería ser necesario que su sistema de propulsión fuese distinto al que generase la sustentación. Como consecuencia se empezó a desarrollar la técnica de vuelo que, cien años más tarde, permitió a los Hermanos Wright conseguir su histórica hazaña.

El ala fija es capaz de generar, de forma simple, una increíble cantidad de sustentación sin necesidad de recurrir a complejos y costosos componente móviles.

Esta segunda aproximación al vuelo que tan exitosa ha resultado puede, a primera vista, parecer que nada tiene que ver con el mito de Icaro, pero vamos a comprobar cómo ambos diseños comparten el mismo principio básico:

“Si un cuerpo ejerce una fuerza (acción) sobre otro, éste ejercerá sobre el primero una fuerza (reacción) de igual magnitud, pero de sentido contrario” (conocida como tercera Ley de Newton).

Los pájaros al batir las alas impulsan aire hacia abajo (acción), como resultado se crea una fuerza (reacción) hacia arriba a la que denominamos sustentación. Esta afirmación resultará obvia para cualquier lector.

El plano de un avión está, así mismo, diseñado para forzar una gran cantidad de aire hacia abajo, de forma que la fuerza de reacción resultante contrarreste el efecto de la gravedad (eso sí, de forma mucho más silenciosa y efectiva que un ornitóptero). Esta segunda aseveración, aunque resulte intuitiva, puede parecer que contradice lo que hemos estudiado en nuestros libros de aerodinámica básica.

La explicación más popular para justificar la generación de sustentación por parte del ala, se basa exclusivamente en la aplicación del Teorema de Bernoulli a un perfil aerodinámico. Es decir, debido a la curvatura del ala se produce una aceleración del aire que viaja por el extradós, gracias a este incremento de velocidad se produce una disminución de la presión- Ley de la Conservación de la Energía-, así pues se crea un diferencial de presión negativo que genera una ‘succión’ conocida como sustentación. Esta teoría para explicar cómo se produ