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Teoría de Vuelo para Pilotos de Planeador
Stafford Allen
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Capítulo I
EL AIRE EN QUE VOLAMOS
Todo
aprendiz de conductor probablemente ha visto un camino antes de sentarse ante el volante
de un automóvil. Por lo tanto tendrá alguna idea, aunque rudimentaria, de los elementos
de la conducción y de cómo se maneja un auto.
El
piloto de planeador, al comienzo de su instrucción de vuelo habrá visto, indudablemente,
planeadores volando a través del aire, pero el hecho de que ese aire es invisible hace
que todo el asunto de volar sea algo más bien misterioso y mágico. Si por lo menos
pudiéramos hacer visible el aire, mostrar su suave fluir alrededor de las alas y las
superficies de cola del planeador, así como los pequeños remolinos que se forman en cada
irregularidad de la superficie de la máquina, entonces los principios del vuelo serían
un problema mucho más simple.
Desgraciadamente
no podemos -excepto en forma ocasional en un túnel de viento para experimentos
especiales- hacer visible el aire para el estudiante pero podemos ayudarle a visualizar en
su mente en forma exacta lo que le está ocurriendo al aire y a su planeador en vuelo.
En
primer lugar, debemos comprender uno o dos hechos básicos respecto al aire en general. El
aire es un gas (en realidad, una mezcla de gases) y, en consecuencia, tiene todas las
propiedades de los gases. El aire tiene peso, un hecho que sorprende a algunas personas, pero que es una
realidad indudable. A nivel del mar, en condiciones normales de atmósfera estándar el
aire pesa 1,225 kilos por metro cúbico y hablamos de esto como de la densidad del aire a
nivel del mar. Debido a su peso el gran manto de aire que rodea a la Tierra ejerce una
presión sobre su superficie. Dado que el aire es un fluido, esta presión se trasmite en
todas direcciones y no sentimos su efecto sobre nuestros cuerpos.
Sin
embargo, dicha presión es considerable y a nivel del mar es de aproximadamente un kilo
por centímetro cuadrado. Esa es la presión que marca el barómetro que quizás cuelga de
la pared de su vestíbulo, aunque este instrumento seguramente indicará la presión en
centímetros de mercurio o bien en milibares, en lugar de kilos por centímetro cuadrado.
A
medida que ascendemos a través de la atmósfera habrá menos aire presionando sobre
nosotros y, como es de esperar, la presión barométrica del aire disminuirá. A 3000
metros es de sólo unos 690 gramos por centímetro cuadrado y a 6000 metros ha descendido
a 460 gramos por centímetro cuadrado. Si usted vuela habitualmente en un planeador a
mayores altura, no necesita leer más. Este descenso de la presión a medida que aumenta
la altura nos proporciona un medio rápido de medir nuestra altura y, en realidad, el
altímetro que se encuentra en todos los planeadores es un pequeño barómetro cuyos datos
están dados en cientos o miles de metros o pies, en lugar de centímetros de mercurio o
kilos por centímetro cuadrado. Como veremos más adelante, el altímetro debe ser usado
inteligentemente ya que bajo ciertas circunstancias puede proporcionar una información
falsa.
Como
todos los gases, el aire es compresible. Esto no nos afecta en cuanto a la
velocidad a que vuelan nuestros planeadores y en ese sentido podemos olvidarlo, excepto en
un aspecto. Es el que se refiere al hecho de que la densidad del aire es menor a medida
que desciende la presión o, lo que es lo mismo, a medida que nos elevamos.
Por
ejemplo, a 3000 metros la densidad es de alrededor de 0.9 gramos por decímetro cúbico
(litro), mientras que a 6000 metros es sólo de unos 0.65 gramos por decímetro cúbico
(litro). El agua y muchos otros líquidos prácticamente no cambian su volumen cuando
aumenta la presión, a diferencia de los gases, de tal manera que un litro de agua en el
fondo del mar pesará casi exactamente lo mismo que un litro de la superficie, no obstante
el hecho de que la presión en el fondo puede ser de varias toneladas por centímetro
cuadrado.
Este
asunto de la densidad resulta de difícil comprensión para algunas personas, por lo que
tal vez sea útil dar aquí una analogía. Imaginemos dos columnas de ladrillos, cada uno
de los cuales mide 10 x 10 x 10 centímetros y pesa un kilo. Cada columna tiene 100
ladrillos de alto. La primera columna está hecha de ladrillos sólidos, rígidos,
incompresibles, mientras que la segunda está construida de ladrillos blandos, esponjosos,
como de goma, aunque también pesan un kilo cada uno.
En
la primera columna el ladrillo superior y el inferior pesan lo mismo y ocupan el mismo
volumen, es decir, un decímetro cúbico, por lo que su densidad en ambos casos es de un
kilo por decímetro cúbico, no obstante que la presión en el ladrillo superior es igual
a cero (despreciamos la presión barométrica que se ejerce sobre éste) y la presión
sobre el ladrillo inferior es de 99 ladrillos o 99 kilos sobre un decímetro cuadrado.
Esto corresponde al caso del agua. En la columna de ladrillos esponjosos, sin embargo, los
inferiores quedarán aplastados y el que está debajo de todo, más aplastado que ninguno.
Imaginemos que queda reducido a la mitad de su altura original, es decir, a cinco
centímetros. Su volumen es ahora de 10 x 10 x 5 centímetros y, aunque su peso es aun de
un kilo, su densidad será de dos kilos por decímetro cúbico. La presión sobre el mismo
es de 99 kilos por decímetro cuadrado, exactamente como en la otra columna. El ladrillo
esponjoso colocado en la parte superior no está comprimido, por lo que su volumen
permanece inalterado y su densidad será de un kilo por decímetro cuadrado. Por lo que
hemos explicado, la densidad de los ladrillos compresibles será mayor a medida que
descendemos en la columna y menor a medida que ascendernos. Esto corresponde al caso del
aire.
El
aire además posee una cualidad conocida como viscosidad por la que tiene una tendencia a adherirse a cualquier cosa que
se mueve a través de él. Mucha gente descubre en sus primeros años que la goma de
pegar, la miel y la mermelada son fluidos muy pegajosos y viscosos, y les resulta
sorprendente comprobar que el aire posee la misma cualidad. La viscosidad del aire es, por
supuesto, infinitamente menor que la de la miel; en realidad es tan pequeña que en la
vida común no nos damos cuenta de ello, pero a la velocidad de vuelo de nuestros
planeadores es apreciable. Todos los fluidos, tanto gases como líquidos, tienen alguna
viscosidad, que puede ser muy pequeña, y en realidad podemos afirmar que si el aire no
tuviera ninguna viscosidad, el vuelo en planeador, tal como lo conocemos, sería
imposible.
Por
último, a medida que ascendemos en la atmósfera, la temperatura del aire disminuye. El
régimen al cual la temperatura disminuye en relación al incremento de la altura varía
algo de un día a otro y puede incluso invertirse a cierta altitud. En ese caso decimos
que tenemos una inversión
de temperatura. Este asunto de la
temperatura es, desde nuestro punto de vista de la teoría de vuelo, comparativamente
sin importancia, pero de vital significación cuando consideramos la
técnica del vuelo en térmica y en nube. Esto último está, sin embargo, fuera del
objetivo de este libro por lo que lo dejaremos de lado.
Una vez que hemos delineado algunas de las propiedades
más importantes de nuestro nuevo elemento, el aire, podemos entrar en la discusión del
movimiento de los cuerpos en el mismo. Aquí nos enfrentamos con nuestra primera
dificultad. Mucha gente que aprende a volar en planeador conoce las leyes de la mecánica
y del movimiento, y dicha gente podrá ver ligeramente el próximo capítulo. Para
beneficio de aquellos que no cuentan con esa ventaja, analizaremos dichas leyes en la
medida que ellas nos afectan.
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