Avión

Un avión es una máquina propulsada, más pesada que el aire, que vuela con alas fijas, con un motor que la impulsa hacia delante y superficies móviles para dirigirla. Wilbur y Orville Wright lograron los primeros vuelos propulsados, controlados y sostenidos en Kitty Hawk el 17 de diciembre de 1903.

Qué es

Un avión vuela porque el aire que fluye alrededor de sus alas lo sostiene. A diferencia de un globo, pesa más que el aire que atraviesa, así que tiene que moverse sin parar para mantenerse en el aire. Necesita tres cosas a la vez: alas que produzcan sustentación, un motor con hélice (o un reactor) que empuje la máquina contra la resistencia del aire, y unos mandos que permitan al piloto mantenerla equilibrada y llevarla adonde quiere.

La máquina de la lámina es el Flyer de los hermanos Wright, de 1903: un biplano de pícea y fresno forrado de muselina sin blanquear. El piloto iba tumbado boca abajo sobre el ala inferior. A su lado, un pequeño motor de gasolina movía, mediante cadenas parecidas a las de una bicicleta, dos hélices de madera situadas detrás de las alas. El timón de profundidad estaba delante y un par de timones de dirección detrás. No tenía ruedas y despegaba desde un riel de madera colocado sobre la arena.

Cómo funciona

Un ala es curva por arriba y va algo inclinada respecto al aire que llega. Desvía el aire hacia abajo, y el aire empuja el ala hacia arriba. La presión baja encima del ala y sube debajo; esa diferencia, repartida por toda la superficie, es la sustentación. Para un ala y un ángulo dados, la sustentación crece con el cuadrado de la velocidad, por lo que un avión necesita una velocidad mínima para volar. Inclinar más el ala solo aumenta la sustentación hasta cierto punto: más allá, el flujo se separa de la cara superior y el ala entra en pérdida.

El aire que rodea un ala curvada se desvía hacia abajo, y el ala recibe a cambio un empuje hacia arriba.

El motor debe vencer la resistencia del aire. Los Wright consideraban sus hélices como alas giratorias y las diseñaron con datos de su propio túnel de viento. Las dos hélices giraban en sentidos opuestos para que sus efectos de torsión se anularan.

El control fue la gran aportación de los Wright. Un avión puede girar sobre tres ejes. El cabeceo (morro arriba o abajo) se regulaba con el timón de profundidad delantero, que el piloto movía con una palanca en la mano izquierda. El alabeo (inclinar las alas) se lograba torciendo las alas: al desplazar las caderas en la cuna, el piloto tiraba de cables que retorcían las puntas de las alas en sentidos opuestos, de modo que una sustentaba más que la otra. La misma cuna movía los timones de dirección para que el morro no se desviara hacia el lado equivocado en los giros. Más tarde los alerones, unas aletas articuladas en las alas, sustituyeron a la torsión, pero el principio de los tres ejes no ha cambiado.

Cómo construirlo

Los primeros aviones salieron de pequeños talleres que dominaban la carpintería y la fabricación de bicicletas. Lo que sigue explica las decisiones que hay que tomar y cómo trabajaban los pioneros. No es un plano, y nadie debería volar un aparato de construcción casera sin formación, sin inspección y sin las autorizaciones que exija su país.

Probar antes de construir. Los Wright volaron planeadores en 1900, 1901 y 1902, y en 1901 construyeron un pequeño túnel de viento para medir la sustentación y la resistencia de maquetas de alas. Sus propias tablas sustituyeron datos publicados anteriormente que habían resultado erróneos.

Una estructura de madera ligera y de fibra recta. Largueros y montantes eran de pícea, y las costillas curvadas de fresno. El conjunto era una caja arriostrada: los montantes mantenían separadas las dos alas y entre ellos se cruzaban cables de acero. Los tramos centrales iban rígidamente arriostrados, mientras que las partes exteriores de las alas podían torcerse un poco para el alabeo.

Entelar las alas. La muselina se cortaba al bies y se tensaba sobre las costillas, con los hilos en diagonal, lo que reforzaba el entelado.

Conseguir un motor ligero. Los Wright no encontraron ningún fabricante dispuesto a suministrarles un motor lo bastante ligero y potente, así que su mecánico Charlie Taylor construyó en unas seis semanas un motor de cuatro cilindros refrigerado por agua, con el cárter fundido en aluminio para ahorrar peso.

Equilibrarlo. En sentido longitudinal, el centro de gravedad tiene que quedar en el lugar adecuado respecto a la sustentación; si no, la máquina se encabrita o cae en picado. Lateralmente, los pesos también deben compensarse: como el motor iba a un lado del piloto, los Wright alargaron un poco el ala derecha.

Seguridad. Una hélice en movimiento es invisible y puede matar: no se coloque nunca en su radio de giro ni arranque un motor a mano sin formación. La gasolina y sus vapores se inflaman con facilidad. Las estructuras de madera y tela fallan sin aviso si una unión o un cable están dañados. Volar exige formación, un aparato en buen estado e inspeccionado y un tiempo adecuado.

Historia y evolución

Lilienthal dirigía sus planeadores desplazando el cuerpo bajo las alas.

El enfoque moderno del vuelo comenzó con el inglés George Cayley, que hacia 1799 separó los tres problemas de la sustentación, la propulsión y el control, y más tarde hizo volar planeadores. En Alemania, en la década de 1890, Otto Lilienthal realizó unos dos mil vuelos planeados desde colinas y publicó sus mediciones. Murió en 1896 tras un accidente.

Wilbur y Orville Wright tenían un negocio de bicicletas en Dayton, Ohio. Estudiaron las investigaciones aeronáuticas anteriores, entre ellas las de Lilienthal, y después probaron sus ideas con cometas y planeadores en Kitty Hawk, Carolina del Norte, elegida por sus vientos constantes y su arena blanda.

En su túnel de viento de 1901, los Wright midieron la sustentación y la resistencia de muchas maquetas de alas.

El 17 de diciembre de 1903, Orville voló con el Flyer durante 12 segundos y recorrió unos 37 metros (120 pies). Los hermanos hicieron otros tres vuelos ese día; el último, con Wilbur a los mandos, duró 59 segundos y cubrió unos 260 metros. Después, una ráfaga volcó la máquina, que no volvió a volar. Desde 1948 está en la Smithsonian, en Washington.

Otros siguieron pronto. Alberto Santos-Dumont voló en París en 1906 y Louis Blériot cruzó el canal de la Mancha en 1909. La Primera Guerra Mundial convirtió la aviación en una industria. En la década de 1930 los monoplanos metálicos sustituyeron a los biplanos de madera, y al final de la década aparecieron los motores a reacción. Hoy los aviones de pasajeros llevan a varios cientos de personas a través de los océanos, y sus mandos siguen actuando sobre los mismos tres ejes en los que los Wright lograron por primera vez un control eficaz.