¿Por qué un avión a veces viaja mucha distancia antes del despegue? ¿Y por qué despega siempre en dirección opuesta al viento? El ejercito es el arma mas fuerte

Un avión despega cuando el flujo de aire que rodea sus alas y el fuselaje (cuerpo) genera una fuerza de elevación mayor que la fuerza generada por la presión hacia abajo del mismo flujo de aire, el peso del avión y el componente de arrastre hacia abajo que actúa sobre él (Fd); es decir, Fu> Fd. Es importante comprender que la fuerza de reacción natural (Rw) al peso de la aeronave (W = m * g) será igual y cancelará cada una mientras la aeronave esté completamente estática en el suelo (tanto horizontal como vertical), es decir, la de Newton 3ra ley. Mientras el avión gana velocidad en la pista y el elevador comienza a separar el avión del suelo, esta fuerza de reacción cambia progresivamente para “acostarse en el lecho de flujo de aire” formado debajo del avión, es decir, lo que conocemos como “elevador”.

De acuerdo con el principio de conservación de energía de un flujo incompresible (~ flujo de aire), para que la fuerza (Fu) generada por una presión de elevación debajo de las alas y el fuselaje (Pu) exceda estas fuerzas (Fd), el flujo de aire alrededor del avión debe ser alto suficiente (el principio de Bernoulli explica esto) para que exista un diferencial de presión lo suficientemente alto entre el flujo de aire sobre el ala y el flujo de aire debajo de él. El flujo de aire del ala superior, debido a este mismo principio de conservación de energía, se acelera debido a la mayor distancia cóncava (ver efecto Venturi) que tiene que viajar por encima del ala entre los bordes delantero y trasero (cuanto más alta es la velocidad del aire, más baja su presión, ver el principio de Bernoulli), mientras que el flujo de aire en la parte inferior del ala viaja a una velocidad más baja y, por lo tanto, genera una mayor presión de elevación, debido a la distancia más corta que el aire tiene que viajar a través de la parte inferior del ala, entre el borde delantero y el trasero (ver segunda imagen). Este diferencial de presión aumenta cuando el flujo de aire aumenta hasta que ejerce una fuerza de elevación (Fu) suficientemente grande debajo del área de superficie de las alas y el cuerpo (Ab, como Fu = Pu * Ab). Por lo tanto, cuanto mayor sea el peso de la aeronave, mayor será el diferencial de presión (o diferencial de fuerza) necesario para elevar la aeronave, y esto debe compensarse con un área de superficie más grande (hasta el punto en que la resistencia no aumenta considerablemente) y / o mayor flujo de aire. A medida que las áreas de superficie sobre y debajo de las alas permanecen constantes (aunque las olas controlables como lamas y aletas ayudan a modificar la superficie), lo que se necesita es un mayor flujo de aire, que normalmente se logra a mayores velocidades de avance (velocidad relativa al suelo) durante despegues o velocidades más bajas pero con vientos fuertes. Sí, teóricamente, un avión podría despegar del suelo o permanecer volando con cero “velocidad de avance” pero con un viento de frente extremadamente alto y con el ángulo de ataque correcto de sus alas. En resumen, esta es la razón por la cual se requiere que una aeronave despegue con viento de frente: el viento de frente se sumará al flujo de aire a través del fuselaje y las alas, mientras que un viento de cola hará el opuesto (es decir, restará su velocidad de aire o velocidad relativa a la masa de aire que lo rodea).

Además, en climas cálidos y húmedos, el aire se vuelve menos denso y, por lo tanto, la diferencia de presión generada a través del ala será menor en comparación con la obtenida en climas más fríos y secos a las mismas velocidades del aire. es decir, un carguero 747 completamente cargado tomará mucho más de la pista para despegar en Miami que en Alaska más seco, con temperaturas heladas.
Lo mismo sucede con la altitud; cuanto mayor sea la altitud, menos denso será el aire.

Se le indicará a un avión que despegue o aterrice con viento de frente para aumentar el flujo de aire a través de él sin aumentar necesariamente su velocidad de avance. Como se mencionó en respuestas anteriores, una aeronave que tenga 130 nudos (velocidad indicada de aterrizaje aéreo), tendrá que viajar a 140 nudos de velocidad en tierra si tiene un viento de cola de 10 nudos, mientras que si se enfrenta a un viento en contra de 10 nudos, aterrizará a 120 nudos de velocidad de avance, para alcanzar los 130 nudos indicados a la velocidad del aire.