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Por qué los aviones no pueden despegar cuando hace demasiado calor


Recientemente en Phoenix, más de 40 vuelos fueron cancelados debido al calor extremo que se acercaba 50 gradosCelsius. Sorprendentemente, las cancelaciones no fueron el resultado del sobrecalentamiento de la aeronave o el mal funcionamiento de los motores. Más bien, en climas cálidos, los aviones simplemente no pueden generar suficiente sustentación.

Comprender por qué requiere un conocimiento básico de cómo los aviones generan sustentación y cómo los factores ambientales pueden afectar cómo vuela un avión.

Cómo un avión produce sustentación

El único proceso fundamental que permite a los aviones volar es la capacidad de generar suficiente sustentación. Sin ascensor, no hay vuelo.

La sustentación se crea cuando un objeto sólido hace girar el flujo de un gas. El gas fluye en una dirección y se crea elevación en la otra dirección. El efecto es un resultado directo de la tercera ley de acción y reacción de Newton.

[Fuente de imagen: NASA]

En el caso de un avión, un ala inclinada choca con partículas de aire, cambiando su impulso. El ala empuja las moléculas de aire hacia abajo e inevitablemente, empujan hacia arriba, dando al ala sustentación.

Tanto la parte superior como la inferior del ala contribuyen a redirigir el aire para generar sustentación. El ala altera la velocidad del aire que crea la fuerza de sustentación. En vuelo normal, la fuerza se dirige típicamente hacia abajo para empujar el avión hacia arriba.

La forma de un ala dirige el flujo de aire hacia abajo creando un punto de alta presión en la parte inferior del ala. En la parte superior del ala, la presión sigue siendo menor. Como resultado, hay una dirección neta de fuerza hacia abajo que empuja el avión hacia el cielo.

Cambiar la velocidad de un gas es el factor predominante que contribuye a la fuerza de elevación que mantiene un avión suspendido en el aire. La parte crucial para mantener un avión en el aire es su capacidad para mantener una presión alta debajo del ala suficiente para mantener el avión en el aire.

Generar sustentación no es difícil; un avión con impulso hacia adelante naturalmente querrá volar en las condiciones adecuadas. Sin embargo, en las condiciones incorrectas, un avión tendrá dificultades para despegar.

Baja presión, pequeño empujón

Es un hecho bien conocido que la atmósfera superior es mucho más delgada que al nivel del mar. Las altitudes más altas tienen aire menos denso, lo que dificulta que los aviones produzcan suficiente sustentación. Las moléculas de aire se esparcen mucho más, lo que significa que menos aire entra en contacto con el ala.

A grandes altitudes, los motores de los aviones deben trabajar más para producir suficiente empuje para mantener el avión en movimiento a una velocidad rápida, de modo que pueda pasar suficiente aire por debajo y por encima del ala para generar el gradiente de presión y crear sustentación.

Sin embargo, al igual que en la atmósfera superior, el clima cálido también hace que la densidad del aire disminuya. A medida que aumenta la temperatura, las moléculas de aire se esparcen, creando una menor densidad de aire.

En condiciones de clima cálido y en altitudes elevadas, el aire menos denso significa que hay menos "cosas" para que las alas empujen y produzcan sustentación. Si un avión despega en tales condiciones, debe viajar mucho más rápido antes de poder generar suficiente sustentación para despegar. El efecto se agrava por la falta de oxígeno que el motor necesita para la combustión, lo que inhibe la salida de potencia del motor.

Desafortunadamente, así como las alas sufren pérdidas de eficiencia, también lo hacen los motores de hélice o aspas de ventilador. Los sistemas de presión más baja significan que el motor no puede convertir tanta potencia del motor en empuje.

Esencialmente, para que un avión despegue en sistemas de baja presión, requiere más pista para que el avión pueda construir una velocidad aérea lo suficientemente alta como para que las alas generen empuje, todo mientras se ve obstaculizado por una reducción de la potencia de salida.

A medida que suben las temperaturas, el efecto se agrava hasta el punto en que se vuelve peligroso para algunos aviones despegar en condiciones de calor extremo.

Aunque los aviones podrían despegar con suficiente pista de aterrizaje para ganar velocidad, los aviones aún deben poder escalar lo suficientemente rápido para despejar obstáculos hacia el final de la pista.

Clima cálido y condiciones de vuelo peligrosas

Si un avión despega a gran altitud y en un clima extremadamente caluroso, las condiciones afectarán gravemente la velocidad de ascenso del avión. Si el avión no puede subir lo suficientemente rápido, se quedará sin espacio y puede chocar contra un obstáculo.

Comparación de la velocidad de ascenso entre una aeronave que despega al nivel del mar en condiciones y temperaturas normales versus una aeronave que intenta despegar en condiciones cálidas y altas. Como lo indica la pendiente de la línea, el avión caliente y alto tiene una velocidad de ascenso mucho más lenta.[Fuente de imagen:Wikipedia]

El efecto ha derribado aviones antes.

Cuatro pasajeros volando en un Stinson 108-3 El avión de una hélice de 165 caballos de fuerza se estrelló contra el suelo poco después del despegue. En el video vinculado a continuación, se vuelve sorprendentemente evidente que el avión carecía de energía y no podía generar suficiente empuje para despejar los árboles que bordean el final de una pista.

Las altas temperaturas y la gran altitud del aeropuerto degradaron la capacidad del avión para mantener suficiente sustentación. El avión también estaba operando cerca de su peso máximo de despegue en temperaturas rondando 27 grados centígrados.

Poco después del despegue, el piloto intentó despejar un bosque al final de la pista. Sin embargo, el avión se detuvo y se estrelló contra un árbol, hiriendo al piloto y a un pasajero a bordo.

Un recordatorio brutal para no volar alto y caliente

Afortunadamente, nadie murió, sin embargo, el video sirve como un recordatorio brutal de que volar en climas cálidos y grandes altitudes puede tener impactos drásticos en las capacidades de vuelo de los aviones.

En Phoenix, los funcionarios no se arriesgan. El reciente clima cálido combinado con el aeropuerto de Phoenix flotando a una altitud de casi 350 metros sobre el nivel del mar hacía que las condiciones de vuelo fueran extremadamente peligrosas para algunas aeronaves.

Aunque es raro, el calor extremo ciertamente puede derribar un avión. A medida que las temperaturas continúan aumentando, quizás los ingenieros deban adaptar las tecnologías aeroespaciales para mantenerse al día con el clima. Hasta entonces, es probable que los aviones sigan en tierra debido al calor extremo.

Fuentes: NASA, Aeronave Experimental

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Escrito por Maverick Baker


Ver el vídeo: Por qué los aviones de pasajeros no vuelan más rápido (Enero 2022).