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¿Los aviones pueden volar para atrás?

¿Los aviones pueden volar para atrás?

Diríamos que sí… En algunos casos.

¿Los aviones pueden volar para atrás?

¡No es posible que eso vuele!

Ese suele ser el grito de terror que resuena en la mente de muchos viajeros de avión. La ciudad de la que salieron desaparece y su imagen queda borrada por la idea absurda de que ese extraño objeto de metal realmente pueda alzar el vuelo.

Ciertamente, es algo que suena extraño. Desafía a nuestra lógica de criaturas aferradas al suelo. Y sin embargo, vuelan. Los aviones han ido aumentando en peso desde los tiempos de los hermanos Wright. ¿Cree usted que ese Boeing 747 que ve al otro lado del cristal de aeropuerto es pesado? Ciertamente lo es, y el Airbus 380 europeo lo supera, pero el récord de masa al despegue corresponde al Antonov-225 ruso: 650 toneladas. Para que pueda hacerse una idea, imagine uno de esos camiones grandes de 18 ruedas que recorren las autovías día sí y día también. Imagíneselo cargado hasta los topes. Ahora imagine otro igual a su lado. Y otro. Y otro. Así hasta 15. Quince camiones de gran tonelaje. Pues el An-225 es aún más pesado. ¡Y vuela!

¿Los aviones pueden volar para atrás?
El An-225, empequeñeciendo a lo que lo rodea.

Por supuesto que los aviones vuelan. Si no fuese así, las aerolíneas no ganarían dinero. Otra cosa es que se pueda explicar de forma sencilla, sin túneles de viento ni ecuaciones complicadas. Las fórmulas que rigen el comportamiento del aire alrededor del avión se llaman ecuaciones de Navier-Stokes, y su resolución es el tipo de cosas que no le desea uno a su peor enemigo.

¿Los aviones pueden volar para atrás?
El señor Bernoulli, quien desarrolló la ecuación que en cierta forma rige el comportamiento de los aviones… Antes que éstos existieran.

Menos mal que la explicación puede simplificarse bastante. En clase de Física se utiliza como ejemplo de la llamada ecuación de Bernoulli. Se trata de una relación que liga la presión del aire (P), su velocidad (v), su densidad (ρ), su altura (h) y la aceleración de la gravedad (g):

P + ρgh + 1/2ρv2 = constante

Esta ecuación proviene del principio de conservación de la energía, uno de los pilares de la Física. Ah, y muchas gracias por seguir ahí. Según cuenta Stephen Hawking, su editor le advirtió de que por cada ecuación que metiese en su libro perdería a la mitad de los lectores, de modo que enhorabuena por aguantar y sigamos adelante.

¿De qué nos sirve esa ecuación que me ha hecho perder el 50% de mis lectores? Se lo diré. Imagine usted que coge el ala del avión y le da un corte de arriba abajo. Ahora imagine que el ala está quieta y es el aire el que se mueve a su alrededor. Suena raro, pero es perfectamente válido porque lo que nos interesa es la velocidad relativa del ala respecto al aire y no importa realmente quién se mueve y quién se queda quieto. Esto es lo que obtendríamos:

¿Los aviones pueden volar para atrás?

O al menos, ese es el dibujo que nos pintan en los libros de texto. La explicación que nos da en ese momento el profe viene a ser algo así:

“Como pueden ver, chiquillos, el ala está diseñada para que el aire que se mueve por arriba (A) recorra mayor distancia que el aire que va por abajo (B). Eso significa que la velocidad del aire en la parte de arriba es más alta, y según la ecuación de Bernoulli la presión es más baja. Por el mismo razonamiento, la velocidad en la parte inferior de ala es más baja y su presión más alta. El resultado es una diferencia de presión, lo que produce una fuerza neta hacia arriba que hace que el avión se eleve y vuele.”

¿Está claro, muchachos? Bueno, ustedes tres no lo agarraron pero eso es lo que hay, así que a estudiar, que lo mismo cae luego en el examen.

Si algún día su profesor les suelta todo eso, enséñenle esta foto a ver qué cara pone:

¿Los aviones pueden volar para atrás?

Se trata de un avión Curtiss modelo D, avión adquirido por el ejército norteamericano en 1911. Fíjense bien en el ala. Tiene el mismo grosor en toda su longitud (salvo el extremo de popa), por lo que el aire recorre la misma longitud por arriba que por abajo. Según la explicación de Bernoulli este cacharro no podía volar. Y sin embargo se mueve, digo vuela. Todavía hay un par de ejemplares capaces de volar después de un siglo.

¿El truco? El aire recorre el perfil del ala de izquierda a derecha. Si se fijan, al abandonar el ala el aire es empujado hacia abajo. Ese es el motivo de que el ala esté curvada de esa forma. Y ya conocen la tercera ley de Newton ( ¿No? Pues deberían.). Tal ley indica que si empujas algo en un sentido, tú te mueves en sentido opuesto. Empujas el suelo con los zapatos y caminas, empujas el agua con los brazos y nadas, lanzas gases calientes y recorres el espacio, empujas aire hacia abajo y vuelas.

Lo divertido del asunto es que funcionaría incluso con un ala simétrica.

¿Los aviones pueden volar para atrás?

En ese caso el aire circula de izquierda a derecha, y cuando se aleja del ala lo hace horizontalmente. Así no hay empuje hacia arriba. Pero inclinemos el ala a ver qué pasa:

¿Los aviones pueden volar para atrás?

¡Bazinga! Ahora el ala empuja el aire hacia abajo, y como reacción el aire empuja el ala hacia arriba. Ya podemos volar. Solamente necesitamos un ala extensa y algo inclinada. El comandante Newton y el capitán Bernoulli se encargan de todo.

Una cosa muy importante a tener en cuenta es que la sustentación de un avión, es decir, su capacidad de volar, depende de la velocidad del aire a su alrededor. Cuanto mayor sea la velocidad, más empuje hacia arriba. Ese es el motivo por el que un avión debe tomar carrerilla en la pista de despegue. Si han volado conocerán bien ese momento en el que el avión se queda quieto al extremo de la pista. De repente los motores rugen, el avión comienza a carretear, acelera, acelera, y en un momento dado el avión alcanza la velocidad suficiente y se eleva.

¿Los aviones pueden volar para atrás?
Ya tenemos la velocidad suficiente, asi que… ¡al aire!

¿Y cómo lo hacen los portaaviones?, dirán ustedes. Es cierto, en un portaaviones no hay sitio para una pista de despegue larga, pero se puede usar un truco: despegar contra el viento. Algunos creen que es al revés, es decir, que un avión debe despegar con el viento empujándole desde la cola, pero no es así. En realidad, despegar contra el viento es mejor porque la sustentación depende, recuerden, de la velocidad del avión respecto al aire. Despegando contra el viento esa velocidad relativa aumenta. No se preocupen por el empuje, para eso tenemos los motores.

¿Los aviones pueden volar para atrás?
Ajá, conque así la hacen, despegando contra el viento.

Bien, digamos que hoy no hay viento. No hay problema: si no hay viento se fabrica. No hay más que poner el barco a toda máquina. Los portaaviones suelen ser los buques más rápidos de una armada (nunca menos de 25 nudos, lo que ya es lento para uno de estos mastodontes), y el motivo es facilitar el despegue de los aviones. Es probable que usted no llegue nunca a almirante, así que le daré un ejemplo más asequible: baje la ventanilla del coche, saque la mano y póngala en posición inclinada hacia arriba. Verá cómo el viento tira de su mano hacia arriba como si fuese un caza en pleno despegue. Listo, y ahora esconda la mano, que viene la patrulla de la policía local.

¿Los aviones pueden volar para atrás?
¡Acelerando para que los aviones despeguen!

¿Y si eso no es suficiente? Todavía nos quedan dos trucos más: las catapultas y las rampas (o ski-jump)

La catapulta de un portaaviones cumple la misma función que la catapulta romana: lanzar un objeto pesado lo más lejos posible. Sólo que en esta ocasión, en vez de lanzar peñascos, lanzan aviones. Con eso se aumenta la velocidad relativa del aire para que el ala pueda generar la sustentación suficiente para elevar al avión. Pero resulta fundamental que no fallen, ya que de ser así, los pilotos (que son meros pasajeros al momento de ser catapultados) tienen que lanzarse porque no tienen manera de salvar el avión. Antes las catapultas eran hidráulicas, y ahora son de vapor (y en espera de las electromagnéticas).

¿Los aviones pueden volar para atrás?
Aviones esperando ser lanzados inmisericordemente por las catapultas de un portaaviones estadounidense.

Ahora, si mi avión tiene un leve exceso de potencia, utilizo una rampa en vez de una catapulta. Dicha rampa tiene una inclinación hacia arriba que inclinará a su vez el ala, maximizando la sustentación, acortando la carrera de despegue. ¿Ventajas? Es más simple y económica que la catapulta, además que no la afecta el clima (sobre todo el frío). ¿Que por qué no se utiliza más entonces? Porque no todos los aviones pueden usarla: necesitas aviones que puedan variar la dirección de su empuje (como el Harrier o algunas versiones del F-35), o un avión que tenga tenga más potencia de la necesaria (y un excelente diseño aerodinámico también ayuda), como el Su-33 o el MiG-29K (en estos aviones el fuselaje también genera sustentación).

¿Los aviones pueden volar para atrás?
¡Yajuu! ¡No necesito catapulta!

No nos separemos del portaaviones todavía. Hemos dejado el avión en la cubierta de vuelo con el morro apuntando hacia la proa. Mientras el piloto se dirige a la cantina para tomarse su café con magdalenas se le ocurre una idea divertida. Puesto que la sustentación de un avión depende de su velocidad relativa con respecto al aire, ¿volaría si estuviese quieto sobre la pista y el aire soplase a gran velocidad a su alrededor?

La respuesta es sí. El 23 de mayo de 2012 soplaron rachas de viento de más de 150 kilómetros por hora en la zona del desierto de Mojave (California) donde varios aviones yacían a la espera de ser desmantelados. Un 747 en particular tiene desplegados los flaps (superficies horizontales usadas para aumentar la superficie del ala durante los despegues y aterrizajes), sus motores han sido retirados (lo que lo hace especialmente liviano), en un momento dado la fuerza del viento aumenta… Y como en sus buenos tiempos, el morro del avión se eleva durante unos segundos, cae, vuelve a elevarse y así durante un par de minutos. Si la velocidad del viento hubiera sido algo mayor, el avión se habría elevado por completo y habría abandonado la superficie terrestre por última vez.

¿Los aviones pueden volar para atrás?

Y si quieren verlo con sus propios ojos más claro todavía, hay un espectacular video en YouTube: