Lecciones de aerodinámica (4): la fuerza de sustentación
2012-10-31
Hoy presentamos un artículo más de la serie dedicada a la aerodinámica: esta vez, sobre la fuerza de sustentación.
Vimos en el segundo artículo de la serie que el viento, al incidir sobre un cuerpo, ejerce una fuerza sobre él. Cuando la corriente incidente es uniforme lejos del cuerpo, resulta ventajoso usar como direcciones de referencia la del viento y las perpendiculares a él: el sistema de ejes viento. Presentamos en el anterior artículo la fuerza de resistencia, que es la componente orientada según la dirección del viento incidente. Hoy veremos la fuerza de sustentación, que es la componente contenida en un plano perpendicular al viento.
Fuerza de sustentación.
La fuerza de sustentación recibe su nombre del uso que se le da habitualmente en la aviación: sustentar en el aire los vehículos voladores. Es común, además, establecer una dirección privilegiada, de modo que la componente de la fuerza en esta dirección es la sustentación, mientras que la componente en la dirección perpendicular (también contenida dentro del plano normal a la corriente) es la fuerza lateral. Ambas fuerzas tienen la misma naturaleza: son ambas, en realidad, fuerzas de sustentación. La dirección privilegiada en los aviones es la vertical en el plano de simetría o sagital (o, lo que es lo mismo, la que es más o menos perpendicular al plano del ala).
Fuerza de sustentación y fuerza lateral.
No sólo los aviones explotan la fuerza de sustentación. El agarre de los automóviles es muy importante en las curvas y la generación de una sustentación negativa (es decir, hacia abajo, que pega el vehículo al suelo) es una buena forma de mejorar este agarre. En la que probablemente es la categoría reina de la competición automovilística, la Fórmula 1, hemos visto a lo largo de las décadas cómo el diseño aerodinámico evolucionaba en una carrera entre la organización y las escuderías en la que las últimas buscaban nuevos trucos aerodinámicos mientras la primera limitaba los trucos viejos.
Fuerza de sustentación negativa.
La fuerza de sustentación no es gratis, pero a menudo lo parece. La generación de sustentación viene acompañada de una fuerza de resistencia. Ahora bien, esta resistencia debida a la sustentación puede ser muy pequeña si otras restricciones de diseño no lo impiden. La resistencia aerodinámica total (es decir, no sólo la debida a la sustentación) en aviación civil llega a ser fácilmente del orden de la vigésima parte de la fuerza de sustentación.
Tanto la sustentación como la resistencia que experimenta un vehículo dependen de cómo se orienta éste relativo al viento. Los vehículos diseñados para sustentar mucho con poca resistencia (como los aviones) suelen dar una fuerza de sustentación que es muy sensible a la orientación.
Categorías: Aeroespacio, Física
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