Volar

¡ Volar ! El hombre siempre
ha
deseado
desafiar la gravedad
y
elevarse como los pájaros. El investigador atento descubre
innumerables pruebas de ese afán en los vestigios de las antiguas
civilizaciones. Las figuras humanas con amplias alas desplegadas en los
frisos egipcios, los relatos chinos hablando del vuelo de sus genios, los
guerreros águila aztecas y el inevitable mito del osado Icaro son algunas
de las manifestaciones más remotas del sueño humano de conquistar el
cielo.
Pero si las aves han evolucionado para conquistar el aire, el hombre
carece de la estructura anatómica adecuada para volar .
Para hacerlo ha tenido que estudiar detenidamente la naturaleza y aplicar
los mismos principios físicos que permiten a animales y plantas desafiar
la gravedad.
Primero pretende elevarse batiendo alas similares alas de los pájaros,
pero carece de la fuerza muscular necesaria y fracasa.
Más tarde, observando el humo que se eleva desde una chimenea, llena de
aire caliente un globo y es capaz de despegar. Años después, al comprobar
Que las grandes aves también vuelan sin aletear, las imita con éxito
construyendo un planeador. También es posible volar con un paracaídas tal
como lo hacen ciertas semillas. La sueva caída en espiral de la semilla
alada del arce podría haber evidenciado las propiedades de la hélice y,
en consecuencia, inspirar el mecanismo del helicóptero.
Por último, los reactores que equipan los más modernos aeroplanos tienen
su paralelo natural en el potente chorro de agua lanzado por el pulpo
para propulsarse en su vuelo por los fondos marinos.
¡ Volar l Un sueño finalmente hecho realidad gracias al desarrollo de las
ciencias, el perfeccionamiento de la tecnología y el valor de los
pioneros.
A continuación se hace figurar una breve reseña cronológica e histórica
de la historia de la aviación, desde los primeros ingenios voladores a
los grandes aviones retro propulsados y a la conquista del espacio, para
posteriormente significar diversos experimentos en los que se asientan
los principios de la aerodinámica:
730
a. J. Icaro y Dédalo vuelan desde el Laberinto del rey Minos en
Creta.
1460
Giovanni Battista Danti de Peruggia prueba una máquina voladora.
1500
Leonardo Da Vinci construye los primeros ornotopteros.
1678
Le Journal de Sçavants, la primera revista científica del mundo,
divulga
el intento de vuelo de Besnier .
1783
Hermanos Montgolfier. Primer vuelo de un globo aerostático.
1853
George Cayley sienta las bases para el desarrollo de la aviación.
1858
Despega el Eole de Clement Ader .
1891
Otto Ulienhal se lanza en sus planeadores.
1903 El Flyer de los Hermanos Wright : el primer vuelo controlado de una
aeronave.
1917
Louis Bleriot cruza por primera vez el Canal de la Mancha.
1919
Alcock y Brown cruzan el Atlántico sin escalas entre Terranova e
Irlanda.
1920
El primer avión de pasajeros: el Junkers F-13.
1923
El Autogiro de Juan de la Cierva: un predecesor de origen español.
1926
El Plus Ultra: de Europa a América sin escalas.
1927
Undberg a bordo del Spirit of Sant Louis cruza el Atlántico sin
trasbordo entre Nueva York y París.
1929
Vuelta al mundo del Graff Zeppelín.
1931
Willey Post da la primera vuelta al mundo con escalas.
1933
Hazaña aérea del avión español Cuatro Vientos.
1939-1945 Segunda Guerra Mundial: la aviación determinante en la victoria
(Messerschmitt, Spitfire )
1947
Bell X-I traspasa por primera vez la barrera del sonido.
1953
Comet: El primer reactor de pasajeros.
1966
Boeing 747: la aviación comercial logra que el vuelo sea posible
para muchos.
1969
Concorde: el primer reactor supersónico de pasajeros.
1981
Transbordador espacial Columbia: el dominio del espacio próximo.
1986
Rutan y Jaeger dan la primera vuelta al mundo sin escalas en el
Voyager.
1999
La última aventura en globo: Piccard y Jones, vuelan con éxito
alrededor del mundo.
Superficie de sustentación
Ala
En el siglo XVIII, Daniel Bernouilli, descubrió las propiedades
aerodinámicas de una superficie curvada. A partir de sus trabajos se pudo
explicar por primera vez, porqué las aves son capaces de volar y diseñar
las alas que equiparon a los primeros aeroplanos.
El ala al penetrar con cierta velocidad en el aire se ve impulsada hacia
arriba por él. Esto sucede por que la curvatura de su superficie provoca
una diferencia de presiones entre el aire que circula por la cara
superior y el que circula por la cara inferior .
El aire se acelera en la cara superior del perfil, pero mantiene la misma
velocidad en la cara inferior. De esta diferencia de velocidad resulta
una fuerza que empuja la superficie hacia arriba.
La pluma
La pluma no se originó para permitir el vuelo sino para mantener la
temperatura del cuerpo constante. Sin embargo sus principales
características -ligereza, resistencia, capacidad de renovación entre el
desgaste o el deterioro -la convierten en la herramienta de vuelo más
perfecta dentro del mundo animal.
Vuelo y movimiento
"El principio de Bernouilli y las aves"
La mecánica de vuelo de los aves es extremadamente complicada. En los
inicios de la aviación fueron muchos los científicos que fracasaron
intentando crear aparatos voladores basados en el batir de las alas de
los pájaros. Es necesario tener en cuenta que las alas representan solo
una parte de todo un cuerpo especialmente adaptado al vuelo. El zootropo
de Marey nos permite observar con detenimiento como se desarrolla este
bello ejercicio.
Vuelo batido
Es el modo utilizado por la mayoría de aves para volar. Consiste en mover
la alas de un modo cíclico. de arriba hacia abajo y de adelante hacia
atrás. Si bien este ejercicio precisa de una gran cantidad de energía.
dota al vuelo de gran maniobrabilidad. En general, cuanto menor es la
superficie del ala. mayor es la frecuencia del batido.
Vuelo planeado
Tanto las aves marinas como las grandes rapaces vuelan aprovechando el
empuje de las corrientes. La gran envergadura de sus alas les permite
volar sin apenas moverlas, con el consiguiente ahorro de energía. Hoy se
sabe Que los pterosaurios, unos reptiles voladores que vivieron en la era
mesozoica, también volaban planeando.
Vuelo cernido
Algunas aves. como el. colibrí. pueden practicar un tipo de vuelo que les
permite mantenerse volando suspendidos en un punto. El movimiento de las
alas se realiza a gran velocidad y conlleva un enorme gasto energético.
Existen muy pocas aves capaces de volar de este modo; entre ellas
destacan el martín pescador y el cernícalo común.
Semilla voladora
"El principio de Bernouilli en el reino vegetal"
La semilla del arce dispone de un sistema Que le permite retrasar su
caída cuando se desprende del árbol. Se trata de un ala que crece junto a
la semilla, formando una estructura que gira helicoidalmente en el aire
retrasando su caída. Como consecuencia, el viento la arrastra lejos de la
planta original, implantando la especie en otros lugares.
Bombas vegetales
"Propulsión en el reino vegetal"
Los frutos de ciertas plantas acumulan una buena cantidad de energía que,
en un momento dado, se liberan repentinamente, esto posibilita que las
semillas salgan literalmente disparadas y alcancen terrenos menos
poblados para desarrollarse. Una variedad de estos "frutos explosivos"
son:
1.- Lycoperdan perlatum (cuesco de lobo)
2.- Ecballium Elatericam (pepinillo del diablo)
3.- Hevea brasiliensis (caucho)
Células con hélice
Los espermatozoides humanos baten circularmente el flagelo para
desplazarse. El efecto que consiguen es similar al de los remos de una
barca: trasladar agua de delante hacia atrás para aprovechar el efecto de
acción y reacción y así poder avanzar. Por otra parte una bacterias
denominadas espiroquetas disponen de un flagelo que también mueven de un
modo circular .
Alas de insecto
¿Hélices ó remos?
Los insectos tienen una depuración técnica del vuelo. Los movimientos de
sus alas, imperceptibles a simple vista, tienen el efecto de la hélice de
un avión. Unos músculos muy especializados les permite repartir el
movimiento de batido de las alas a grandes velocidades: la mosca común
bate sus alas 352 veces por segundo, un mosquito 550 veces por segundo y
la abeja 440 veces por segundo.
Volando con la hélice
"Hélice -Alas giratorias"
Para que el efecto de sustentación de un ala pueda verificarse, es
preciso que la superficie alar penetre en el aire a cierta velocidad,
esta es la razón por la cuál los aviones deben coger carrerilla para
despegar.
Sin embargo. hay otra forma de conseguir esa sustentación: mover
solamente el ala y no toda la nave, dando lugar al concepto hélice, las
aspas de un helicóptero no son otras cosa que unas alas, similares a las
de un avión convencional, pero con la particularidad de que giran
alrededor de un eje, esto permite que el helicóptero despegue
verticalmente. Del mismo modo, los insectos alados baten sus alas a gran
velocidad para conseguir el mismo efecto de sustentación que una hélice.
La hélice aérea
Sus palas están inclinadas un cierto ángulo. de modo que el aire surca en
su movimiento giratorio. y se ve obligado a desplazarse hacia atrás.
Cuando el giro es rápido, el aire desplazado a la parte posterior crea un
potente chorro que impulsa al avión hacia delante.
Principio de Arquímedes
Un cuerpo sumergido en agua experimenta un empuje ascendente proporcional
a su volumen. Este hecho descrito por primera vez por Arquímedes, se
puede aplicar a cualquier fluido y explica que los barcos noten en el
agua y también que los globos se eleven, o lo que es los mismo, noten en
el aire. Cuando las burbujas han desplazado el volumen suficiente de agua
esta asciende debido a su menor densidad respecto al líquido.
La vejiga natatoria
"El principio de Arquímedes en el reino animal"
La mayoría de los peces disponen de un órgano que les facilita la
navegación. Se trata de una pequeña bolsa llena de gases que tienen en su
interior, aunque el pez no tiene control sobre esta vejiga, aprovecha
pasivamente su efecto. Cuando el pez se sumerge, por efecto de la presión
del agua, el contenido de la vejiga se comprime reduciendo el volumen y
ayudándole a bajar . Por el contrario. cuando el pez sube, la bolsa se
infla debido a que disminuye la presión circundante, lo cuál le facilita
el ascenso.
Volando con el globo
"Principio de Arquímedes"
Los fluidos menos densos floten el los de densidad mayor, así el aceite
en el agua y el hidrógeno en el aire. Si se llena un globo con hidrógeno,
este asciende. De igual manera, al calentar al calentar el aire del
interior de un globo, su densidad disminuye, pesa menos y sube.
Esta sencilla concepción técnica, hizo del globo el primer ingenio que el
hombre usó para volar. Su desventaja estriba en la escasa independencia
respecto a los vientos dominantes.
El globo aerostático
"Arquímedes y el vuelo humano"
El hidrógeno es el gas más ligero. pero es también muy explosivo, lo que
hace peligroso su uso en globos. Aunque el helio tiene menos poder
ascensional, no es inflamable y por esta razón se utiliza mucho más. Sin
embargo el sistema más práctico para elevar un globo, no es ni hidrógeno,
ni helio, es el aire caliente.
Al aumentar la temperatura, el aire pierde densidad y aligera su peso.
Ardillas voladoras
A mayor superficie. menor velocidad de caída. Algunas ardillas
denominadas "voladoras", disponen de una membrana que une sus
extremidades. Cuando el animal salta y extiende sus patas, la membrana se
despliega por completo y actúa como la vela de una cometa. El roedor no
puede remontarse en el aire, pero si prolongar considerablemente el
alcance de sus saltos. La ardilla puede cubrir hasta 30 metros saltando
desde 10 metros de altura.
Velocidad de caída límite
"Paracaídas"
Cuando algo cae por su propio peso. la velocidad a la que lo hace depende
en gran medida de la superficie que ofrece resistencia al aire. Si, como
en el caso del hombre, la superficie de su cuerpo es pequeña en
comparación con la masa, el resultado es una gran velocidad de caída de
nefastas consecuencias.
Sin embargo, si aumentamos nuestra superficie sujetándonos a una gran
lona, conseguiremos disminuir drásticamente nuestra velocidad de caída;
de este modo habremos conseguido, imitando a la ardilla voladora,
inventar el paracaídas.
Acción y reacción
Los cohetes se propulsan aprovechando el principio de acción y reacción
enunciado por Newton. Se lanza el aire en un sentido, obteniendo un
impulso en el sentido contrario. Este impulso dependerá de la cantidad y
la velocidad del aire expulsado.
Reactores del mar
"Propulsión a chorro"
En el mar se encuentran los únicos casos de animales capaces de moverse
por efecto de acción y reacción como los cohetes. Los pulpos consiguen un
impulso que les permite desplazarse hacia delante.
Volando con los cohetes
También es posible volar utilizando la propulsión. En este caso nos
valemos del principio de acción -reacción, según el cuál, si ejercemos
una fuerza en un determinado sentido, obtenemos como respuesta, otra
fuerza, equivalente en sentido contrario. El cohete expulsa gases a gran
velocidad en un sentido y avanza en el sentido contrario.
Este caso se diferencia radicalmente del resto, ya que para volar de este
modo no es necesaria la sustentación del aire, es más, el aire dificulta
el vuelo por introducir un fuerte rozamiento. Por esta razón, los cohetes
espaciales funcionan a pleno rendimiento allí donde no hay atmósfera.