Setenta toneladas en el aire y una discusión sin cerrar

Despega un avión de línea de setenta toneladas y, mientras sube, dos cosas son verdad al mismo tiempo: la fuerza que lo sostiene está calculada con una precisión que se expresa en newtons, y la frase que explica de dónde sale esa fuerza sigue sin tener dueño. En febrero de 2020, Scientific American tituló un artículo «Nadie puede explicar por qué los aviones se mantienen en el aire».

Son cuatro capas distintas y se mezclan siempre. Van separadas.

1. Lo que está medido.

Un ala en movimiento manda aire hacia abajo. Muchísimo aire, de forma continua. Y encima de ella se forma una zona de presión más baja que la de debajo. Las dos cosas se miden por separado: la presión, con tomas repartidas a lo largo del perfil; la fuerza, con una báscula en el túnel de viento. Los números salen, se repiten y con ellos se diseñan alas y se certifican aviones. Aquí no hay discusión ninguna.

2. La explicación del libro de texto.

Es el dibujo de siempre: el lomo del ala es más curvo, o sea más largo, y las dos porciones de aire que se separan en el morro «tienen que volver a encontrarse» en el borde de salida, así que la de arriba está obligada a correr más. Y el aire que corre más tiene menos presión, lo cual es cierto y lo formuló Daniel Bernoulli, matemático suizo, en 1738.

El fallo está en la frase que va entre comillas, que es la única que nadie justifica nunca. No existe ninguna ley física que obligue a dos porciones de aire separadas a reunirse después con su pareja. El Centro de Investigación Glenn de la NASA, que mantiene una guía pública de aerodinámica, lo llama con esas palabras una suposición no física, y lo zanja midiendo: la porción de aire que pasa por encima de un ala que está sustentando llega al borde de salida antes que la de abajo, y va mucho más rápida de lo que haría falta para empatar. Si uno calcula la sustentación con esa teoría, el resultado queda muy por debajo del que de verdad levanta el avión.

3. Las dos respuestas que compiten, y el hueco de cada una.

La de Bernoulli: arriba el aire va más rápido, la presión baja y el ala sube. Da cuenta de la zona de presión baja. Deja sin explicar por qué el aire acelera.

La de Newton: el ala desvía aire hacia abajo y el aire empuja en sentido contrario, que es la tercera ley. Deja sin explicar, por sí sola, la zona de presión baja. Pero da cuenta de tres hechos que la del libro de texto no puede ni mirar de frente.

Un perfil simétrico, con la misma curva arriba que abajo, sustenta en cuanto se inclina.

Una placa plana, sin ninguna curvatura, también: es lo que hace volar a un avión de papel.

Y un avión de perfil curvo puede volar boca abajo, cosa que los acrobáticos hacen desde hace un siglo.

Por dónde va hoy la cosa: desde el trabajo de Doug McLean, ingeniero aerodinámico de Boeing, se insiste en que la presión y la desviación del aire son dos partes del mismo campo de flujo, que se sostienen la una a la otra, y que preguntar cuál de las dos causa a la otra está mal planteado. El aire de arriba acelera por la curvatura de las líneas de corriente y por la circulación que el ala instala a su alrededor, no por una cita pendiente con el aire de abajo.

4. El número que de verdad maneja un piloto.

Un piloto no puede cambiar la forma del ala en vuelo. Cambia su ángulo respecto al aire que le llega —el ángulo de ataque—, y eso es lo que gobierna la sustentación de principio a fin. Es lo mismo que se nota al sacar la mano por la ventanilla de un coche en marcha e inclinarla despacio: la mano es plana, no tiene lomo, y la fuerza cambia igual.

Un ala corriente aguanta hasta un ángulo de ataque de entre quince y veinte grados. Pasado ese punto el aire se despega del lomo, la sustentación cae de golpe y el avión entra en pérdida. Ese es el número que mira un piloto, y no hace falta ganar la discusión para respetarlo.