Por Avión Revue — 28 de Abril de 2009

pregunta de Anabel Rodrigo (El Puerto de Santa María, Cádiz)

Cuánto más cerca del suelo, el aire opone más resistencia al avance de la aeronave

Entre las funciones de un motor en una aeronave está el conseguir que esta alcance o mantenga la velocidad adecuada en cada momento para que las alas puedan generar la sustentación adecuada para mantener la aeronave en vuelo. Así, encontramos dos fuerzas «buenas»: la sustentación y la velocidad, que deben superar a dos fuerzas «malas»: el peso y la resistencia, para que la aeronave siga volando.

Las fuerzas «buenas», se originan en el motor y las alas. El peso resulta evidente que es el del propio avión atraído por la Tierra, mientras que la resistencia, es la fuera que opone la atmósfera al avance de la aeronave. En este caso, el tipo de resistencia más importante es la inducida, que genera el propio ala del avión al moverse en el aire. Por la forma del ala, el aire que pasa por debajo del ala y el que lo hace por encima lo hace a diferente velocidad. La diferencia de velocidad crea una diferencia de presión, y esto es lo que crea la sustentación. Pero, cuanto mayor es la sustentación, la resistencia inducida es mayor. Igualmente, cuanto más cerca del suelo la atmósfera es más densa y por tanto ofrece una mayor resistencia al avance de la aeronave. Con todo esto, una aeronave precisa una mayor potencia de sus motores cerca del suelo que a gran altitud para vencer la resistencia que se opone a su avance, y a mayor potencia, mayor consumo.

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5 comentarios

#1 — L-ssar

Además, cuánto más alto vuele el avión menos pesado será, ya que la gravedad es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.

¡Era broma, tranquilos!
:)

#2 — dani

Fuerzas "buenas": la sustentación y el empuje, y NO la velocidad!

Con respecto a la conclusión del artículo:
Cuando se estudia el consumo de un avión debe diferenciarse entre motores alternativos y motores turboreactores/turbofan.

-motores alternativos: el consumo es proporcional a la potencia aplicada

-turboreactores/turbofan: el consumo es proporcional al empuje aplicado

En segundo lugar, el avión no consume más a baja altitud debido a la "mayor resistencia" causada por la mayor densidad del aire. En realidad, para un mismo peso de la aeronave y una misma combinación Cl-Cd (la de máxmia eficiencia, por ejemplo), el valor de la resistencia es el mismo a nivel del mar y a 11Km. Puesto que tanto a nivel del mar como a 11Km el avión necesita soportar su peso mediante la sustentación, necesitará la MISMA PRESION DINÁMICA en ambas cotas. Por tanto, en ambas situaciones el valor real de la resistencia (y del empuje, por consiguiente), es el mismo.

El hecho de que los aviones turboreactores/turbofan consuman más combustible a bajas alturas es debido al propio comportamiento del motor, el cual normalmente se modela con el parámetro TSFC.

Como hecho curioso, la situación para el motor alternativo es la contraria. Puesto que su consumo de combustible depende de la potencia necesaria, este se minimiza a nivel del mar. La potencia necesaria = resistencia * velocidad de vuelo. Como hemos dicho, para un peso dado la resistencia es igual a nivel del mar y en altura, pues debemos tener la misma presión dinámica. El término crucial en este caso es la velocidad. La presión dinámica necesaria la podemos obtener mediante una alta densidad o una alta velocidad. Puesto que en este caso interesa minimizar la velocidad, volariamos a nivel del mar.

#3 — Serrablo

A 11000 metros supongo que la densidad del aire sera menor, por lo que para obtener la misma sustentación que a nivel del mar debera ir mucho más rápido por lo tanto, para una misma distancia, el que vuele a oncemil llegará antes que el que lo haga a nivel del mar por lo que el consumo de conbustible será notablemente menor.

Saludos

#4 — Val

Ultimamente la velocidad no es una fuerza, la fuerza sería el empuje como dice dani.
En un avión comercial turborreactor de vuelo transónico (como el de la foto) la resistencia inducida (con la tecnología actual) no es la más importante, es más importante la fricción (pero bastante más).
Un motor turborreactor calienta el aire para luego expandirlo, pero tiene un límite tecnológico (lo que resiste la turbina). A mayor altura (dependiendo de donde estemos) menor temperatura y por tanto la cantidad de energía que puede aplicar al aire es mayor. Es decir, teniendo en cuenta este punto y los dichos por dani, un motor turborreactor es más eficiente a mayor altura.

#5 — Ermaks

L-ssar porque dices que es una mentira?

A mayor altura menor peso porque la atraccion gravitatoria es menor por la distancia que hay entre el nucleo y el objeto