Sustentación

Flujo al lo largo de un perfil alar: los puntos se mueven con el flujo. Obsérvese que las velocidades son mucho mayores en la superficie superior ( extradós) que en la inferior ( intradós). Los puntos negros están en función de la escala de tiempo y se separan a partir del borde de ataque. Perfil Kármán–Trefftz , con valores μx = –0.08, μy = +0.08 y n = 1.94. Ángulo de ataque 8°, flujo potencial.
Fuerzas que actúan sobre un perfil, Mostrando la Sustentación oponiéndose al peso, y el impulso o tracción oponiéndose a la resistencia aerodinámica

La sustentación es la fuerza generada sobre un cuerpo que se desplaza a través de un fluido, de dirección perpendicular a la de la velocidad de la corriente incidente. La aplicación más conocida es la del ala de un ave o un avión, superficie generada por un perfil alar.

Como con otras fuerzas aerodinámicas, en la práctica se utilizan coeficientes adimensionales que representan la efectividad de la forma de un cuerpo para producir sustentación y se usan para facilitar los cálculos y los diseños.

El modelo matemático de la fuerza de sustentación es:

donde:

  • L es la fuerza de sustentación en newtons.
  • es la densidad del fluido, en kg/m3.
  • es la velocidad, en m/s.
  • es el área de referencia del cuerpo (también llamado " superficie alar"), representado por m2.
  • es el coeficiente de sustentación. Como el resto de coeficientes aerodinámicos, es adimensional. Este coeficiente se halla experimentalmente de acuerdo a:

En aerodinámica

Ejemplo de gráfica coeficiente de sustentación-ángulo de ataque.El punto más alto de la curva corresponde a la sustentación máxima, a partir del cual el aumento del ángulo de ataque produce una disminución en la sustentación, siendo el peso mayor que la misma con lo que la aeronave deja de volar

Es la principal fuerza que permite que una aeronave con alas[1] se mantenga en vuelo. Ésta, al ser mayor que el peso total de la aeronave, le permite despegar.

Para la sustentación se utiliza la notación , del término inglés lift o sustentación en español, y para el coeficiente de sustentación, el cual siempre se busca sea lo mayor posible.

Además, la sustentación, y en consecuencia, su coeficiente, dependen directamente del ángulo de ataque, aumentando según aumenta éste hasta llegar a un punto máximo o a un ángulo de ataque crítico, después del cual el flujo de aire que pasa sobre el extradós (superficie superior del ala), no logra recorrer en su totalidad y mantenerse adherido al perfil aerodinámico, dando lugar a la entrada en pérdida (stall, en inglés). Para aumentar la sustención existen dispositivos hipersustentadores dispositivos de hipersustentacion como los flaps y slats para continuar con la diferencia de presiones y por lo tanto aumentar la sustentación modificando la curvatura del perfil (usado generalmente cuando se necesita sustentación a baja velocidad). Una explicación correcta del origen de la sustentación requiere hacer uso de la teoría de capa límite desarrollada por Prandtl. Las diferencias de comportamiento de objetos a diversas velocidades se suelen expresar con el 'Número de Reynolds', un número sin dimensiones que describe las relaciones entre viscosidad e inercia en un fluido.

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