Del tubo de Venturi a la sustentación de un ala

Elaborado por Ing. Geodesta Mario Forgione L. · LinkedIn ↗
Pextradós < Pintradós  →  L = ½·ρ·V²·S·CL
Velocidad local / velocidad del aire libre
0,4×1×1,8×
Presión sobre el ala
bajaalta
Arrastra para girar · rueda o pellizco para zoom

Túnel de viento

Lectura aerodinámica

Velocidad máx. sobre el extradós
Presión mín. en el extradós
Presión media en el intradós
Presión dinámica q = ½ρV²
Coeficiente de sustentación CL
Sustentación L (S = 16,2 m²)
Sustentación frente al peso
0Peso de una avioneta ligera ≈ 10,9 kN

Aire a nivel del mar, ρ = 1,225 kg/m³. Superficie alar y peso típicos de una avioneta de cuatro plazas.

Distribución de presión a lo largo de la cuerda

Extradós (arriba)Intradós (abajo)

El área entre las dos curvas es proporcional a la sustentación. Por convención aeronáutica el eje vertical se dibuja como −Cp: la succión queda hacia arriba.

Cómo pasar del Venturi al ala

  1. Medio Venturi. Sobre el extradós las líneas de corriente se acercan entre sí, igual que las paredes del tubo en la garganta. Entre dos líneas de corriente pasa siempre el mismo caudal, así que si el "tubo" se estrecha, el aire acelera.
  2. Bernoulli. Donde el aire va más rápido la presión es menor: P + ½ρV² se mantiene constante a lo largo de cada línea. Las flechas celestes del extradós son succión y las rojas del intradós son sobrepresión.
  3. Fuerza neta. La diferencia de presión entre abajo y arriba, multiplicada por la superficie del ala, da la sustentación. La flecha dorada es su resultante, aplicada cerca del 25 % de la cuerda.
  4. Ángulo y curvatura. Al subir el ángulo de ataque o la curvatura, la diferencia de velocidades crece y la sustentación aumenta. Con poca velocidad, el ala necesita más ángulo para sostener el mismo peso: por eso los aviones despegan con el morro levantado.

Un mito frecuente. Se suele enseñar que el aire de arriba acelera porque "debe llegar al mismo tiempo" al borde de salida que el de abajo. No es cierto. Pulsa Soltar línea de humo: la parte superior llega bastante antes, no al mismo tiempo.

Dónde se queda corta la analogía. El ala no tiene una pared superior como el Venturi. La aceleración se debe a la forma y al ángulo del perfil, que curvan todo el flujo alrededor. El ala también desvía aire hacia abajo; la diferencia de presión y la tercera ley de Newton describen el mismo fenómeno desde dos ángulos.

Modelo: flujo potencial ideal alrededor de un perfil de Joukowski con condición de Kutta en el borde de salida. Es exacto para fluido ideal y reproduce bien la tendencia real a ángulos moderados.

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