¿Alguna vez has preguntado qué tan alto vuelan los aviones? La respuesta es fácil de entender cuando recuerda cómo funciona el vuelo de un avión. Cualquier objeto que se mueve en un fluido está bajo la influencia de cuatro fuerzas, arrastre, levantamiento, peso y empuje. El total neto debe ser positivo para que la influencia del empuje y la elevación mantenga un avión en el aire. El empuje y la elevación dependen de la densidad del aire. Por lo tanto, es más fácil lograr la elevación y empuje ideales en elevaciones más altas que en elevaciones más bajas. Entonces, qué tan alto vuela un avión no está fijado, excepto por el límite del vacío del espacio donde la atmósfera se vuelve demasiado delgada para que funcione la aerodinámica.
Levantar y empujar son las fuerzas principales que hacen posible el vuelo. Mientras sean mayores que el peso o la resistencia, el avión volará. El empuje es la aceleración hacia adelante producida por el motor de un avión. Cuanto menos denso es el aire, más empuje debe producir un avión para crear el elevador necesario. La explicación completa es bastante complicada, pero la mejor manera de expresarlo es que cada avión tiene una condición máxima que logra volar. Este máximo es la mejor combinación posible de densidad, velocidad y elevación para volar el avión. Es por eso que la altura que puede volar un avión puede variar tanto. Depende de las necesidades del avión.
Un buen ejemplo son los turborreactores comerciales. Los turborreactores vuelan por debajo de la velocidad del sonido. También pesan mucho. Para alcanzar condiciones de vuelo óptimas y volar a velocidades lo suficientemente convenientes como para rentabilizar los viajes aéreos, la mayoría de los aviones comerciales vuelan a 30,000 pies. Esto es lo suficientemente alto como para que un avión tenga la menor cantidad de resistencia y pueda alcanzar la velocidad máxima que sus motores pueden producir de manera segura. Las embarcaciones supersónicas como los aviones de combate y los aviones espías pueden volar mucho más alto. Esto se debe a que el diseño del avión facilita que el avión resista el arrastre y produzca un mayor empuje para compensar el aire más delgado.
Por lo tanto, vemos que la altura a la que puede volar un avión está determinada por su uso, la resistencia, la elevación, el empuje y el peso. También sabemos que un límite absoluto de los planos será donde el aire se vuelve demasiado delgado para actuar como un fluido que es el nivel más alto de la atmósfera. En este momento, los científicos están buscando aprovechar este nivel superior de la atmósfera para ayudar a los aviones a volar aún más rápido. Sin embargo, todavía existen barreras como la fricción y el diseño del motor.
Hemos escrito muchos artículos sobre aviones para la revista Space. Aquí hay un artículo sobre el avión más grande y un artículo sobre fotos de aviones.
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También hemos grabado un episodio completo de Astronomy Cast all GPS Navigation. Escucha aquí, Episodio 212: Navegación GPS.
Fuentes:
NASA
Como funcionan las cosas
