La aerodinámica del avión considera las interacciones entre el aire y una máquina de vuelo que son responsables de crear y mantener el vuelo. Factores como la presión, la velocidad y el peso son importantes para comprender los principios aerodinámicos en general y la aerodinámica del avión en particular. Las condiciones de elevación creadas por la interacción del ala de un avión y el aire circundante son vitales. Arrastrar y empujar, o resistencia y movimiento hacia adelante, implican los otros conceptos principales de la aerodinámica del avión.
La aerodinámica en general se refiere a cómo ciertas fuerzas afectan la forma en que los objetos se mueven por el aire. Como tal, la aerodinámica puede afectar cualquier cosa, desde un juguete como una cometa o una pelota hasta una máquina de transporte importante como un avión. Un objeto en movimiento afectará el aire gaseoso que comprende la atmósfera terrestre. Este aire, a su vez, afectará al objeto.
Comprender la composición del aire puede arrojar más luz sobre la aerodinámica del avión. El aire se considera un cuerpo físico porque tiene peso y masa. Sin embargo, a diferencia de los cuerpos sólidos, las moléculas que se encuentran en el aire están conectadas libremente. Por lo tanto, un cuerpo de aire puede cambiar fácilmente de forma y dirección cuando se ejerce presión sobre él. A medida que aumenta la altitud, la presión ejercida sobre el aire por las fuerzas gravitacionales disminuye, lo que lleva a una pérdida de peso a medida que aumenta el aire. Tanto el aumento de la humedad como el aumento de la temperatura también pueden afectar el peso o la densidad.
El peso del aire crea presión contra los objetos que se mueven a través de él. Esta presión se mide y actúa sobre varios instrumentos del avión, incluido el manómetro y el indicador de velocidad del aire. Los cambios en la presión pueden disminuir la potencia de un avión debido a la falta de aire en el motor, reducir la eficiencia de una hélice e impactar la base de la aerodinámica del avión: el ascensor.
Un factor que puede influir en la cantidad de presión es la velocidad. Según una explicación popular conocida como Principio de Bernoulli, acelerar la velocidad tendría un efecto inverso sobre la presión. Tal es el efecto que tiene un ala de avión sobre la presión del aire cuando está en movimiento. La baja presión crea un efecto Magnus, que consiste en una fuerza de movimiento ascendente, o elevación.
El diseño del ala, o perfil aerodinámico, ayuda a crear las condiciones de presión necesarias para crear un elevador. En la mayoría de los aviones, la parte superior del ala es más curva, al igual que la parte delantera. Esto conduce a una diferencia en la velocidad de la superficie porque las moléculas deben moverse más lejos y más rápido en las áreas curvas, lo que facilita una presión más baja en la parte superior del ala. El aire debajo del ala puede sostener un movimiento ascendente.
Sin embargo, algunos estudiosos creen que el Principio de Bernoulli no explica las capacidades de vuelo de los aviones u otras máquinas con estructuras de alas no tradicionales. Por el contrario, la aerodinámica básica del avión puede explicarse con aplicaciones simples de las teorías físicas de Isaac Newton. En general, la fuente de energía del avión, o motor, hace que el ala empuje contra el aire con una alta velocidad o velocidad. Esto fuerza grandes cantidades de aire debajo del ala. La acción de movimiento hacia abajo del aire crea así una acción de elevación alrededor del ala.
Los aviones crean un empuje que les permite avanzar a través de hélices y motores a reacción. La antigua fuente de energía opera como un ventilador gigante que empuja contra el aire para empujar. Los motores a reacción usan combustible y otras fuentes de energía para crear y mantener el empuje. Para volar, los aviones deben superar la resistencia natural a la que se enfrentan cuando se mueven por el aire, también conocido como arrastre.