Sustentación
[3] Sin embargo, cuando una aeronave está ascendiendo, descendiendo, o girando la sustentación se inclina con respecto a la vertical.
[5] Explicar correctamente la sustentación en estos términos cualitativos es difícil porque las relaciones causa-efecto implicadas son sutiles.
[12] Una placa plana puede generar sustentación, pero no tanta como un perfil aerodinámico, y con una resistencia algo mayor.
Un perfil aerodinámico genera sustentación al ejercer una fuerza descendente sobre el aire a su paso.
El aire que fluye alrededor de un perfil aerodinámico, adhiriéndose a las superficies superior e inferior y generando sustentación, se acepta como un fenómeno del flujo no viscoso.
Se concluye que la presión reducida sobre la superficie superior da lugar a una sustentación ascendente.
[52] La velocidad mucho mayor del flujo sobre la superficie superior puede verse claramente en la primera imagen de este artículo.
Argumenta que la superficie superior curvada actúa como un obstáculo mayor para el flujo, obligando a las líneas de corriente a estrecharse entre sí, haciendo que los tubos de corriente sean más estrechos.
Para las alas convencionales que son planas en la parte inferior y curvas en la superior, esto tiene cierto sentido intuitivo, pero no explica cómo las placas planas, los perfiles aerodinámicos simétricos, las velas de velero o los perfiles aerodinámicos convencionales que vuelan al revés pueden generar sustentación, y los intentos de calcular la sustentación basándose en la cantidad de constricción u obstrucción no predicen los resultados experimentales.
[78] En el efecto Magnus, un cilindro que gira en una corriente libre genera una fuerza de sustentación.
En este caso, la rotación mecánica actúa sobre la capa límite, haciendo que se separe en distintos puntos de las dos caras del cilindro.
Una explicación más completa implica tanto la desviación hacia abajo como las diferencias de presión (incluidos los cambios en la velocidad del flujo asociados a las diferencias de presión), y requiere examinar el flujo con más detalle.
Según la tercera ley de Newton, el aire debe ejercer una fuerza igual y opuesta (hacia arriba) sobre la superficie aerodinámica, que es la sustentación.
[18] La fuerza neta ejercida por el aire se produce como una diferencia de presión sobre las superficies del perfil.
Así pues, la presión empuja hacia el interior del perfil aerodinámico en todas partes, tanto en la superficie superior como en la inferior.
[83] La diferencia de presión que da lugar a la sustentación actúa directamente sobre las superficies aerodinámicas; sin embargo, para entender cómo se produce la diferencia de presión es necesario comprender lo que hace el flujo en un área más amplia.
Las flechas delante y detrás del perfil también indican que el aire que atraviesa la región de baja presión por encima del perfil se acelera al entrar y se frena al salir.
Por lo tanto, la presión no uniforme es también la causa de los cambios en la velocidad del flujo visibles en la animación.
Así, los cambios en la dirección y la velocidad del flujo están directamente causados por la presión no uniforme.
Si utilizamos el vector j a lo largo de la envergadura, obtenemos la fuerza lateral Y.
La solución a este problema es introducir un corte de rama, una curva o línea desde algún punto de la superficie aerodinámica hasta una distancia infinita, y permitir un salto en el valor del potencial a través del corte.
[85][110][111] Es un elemento clave en una explicación de la sustentación que sigue el desarrollo del flujo alrededor de un perfil aerodinámico a medida que el perfil aerodinámico inicia su movimiento desde el reposo y se forma y deja atrás un vórtice inicial, que conduce a la formación de circulación alrededor del perfil aerodinámico.
Esta explicación es en gran medida matemática, y su progresión general se basa en la inferencia lógica, no en la causa-efecto física.
[115] El modelo de Kutta-Joukowski no predice cuánta circulación o sustentación producirá un perfil aerodinámico bidimensional.
Esto reduce el gradiente de presión en la punta del ala y, por tanto, la sustentación.
La componente adicional hacia atrás del vector de fuerza se denomina resistencia inducida.
Esta, al ser mayor que el peso total de la aeronave, le permite despegar.
Además, la sustentación, y en consecuencia su coeficiente, dependen directamente del ángulo de ataque, aumentando según aumenta este 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 poder comparar directamente la sustentación que producen dos vehículos en las mismas condiciones, se utiliza el coeficiente
En los vehículos de calle no se suele tener en cuenta ni aprovechar la sustentación e incluso puede haber un pequeño coeficiente positivo.
