Sustentación = capacidad de mover aire

En el GIF animado que se puede ver a continuación se aprecia de forma muy clara lo que venimos diciendo (de forma muy simplificada) en diferentes post relacionados con el vuelo. El avión se mantiene en el aire porque a su paso desplaza una masa muy grande de aire hacia abajo. 


Además de ver la masa de aire, en la animación se aprecia el efecto de la cola del avión (el estabilizador horizontal) entre los dos remolinos de las alas. 


El estabilizador horizontal del avión (flecha verde) hace el efecto contrario del ala (flecha azul) para mantener el avión nivelado en el eje lateral (cabeceo), pero este efecto es mucho menor debido a la menor superficie del estabilizador horizontal con respecto a las alas. Los aviones vuelan porque las alas desplazan aire hacia abajo equivalente a varias veces su peso. 

Un cálculo aproximado para mantener un objeto volando cuando se propulsa el aire hacia abajo sería el siguiente. Para mantener en vuelo cualquier cosa, se debe impulsar la masa de aire hacia abajo a cierta velocidad. La fuerza que se necesita para mantener un objeto suspendido en vuelo es Fuerza = masa x aceleración, en este caso:



La fuerza generada por la transferencia de impulso descendente es masa x velocidad:



La m con un punto encima indica el flujo másico (kilogramo por segundo) del aire (no la masa del objeto). El flujo de energía (potencia) requerida para impartir este impulso en el flujo de aire es:



Aquí podemos sacar una conclusión importante. El requerimiento de potencia es arbitrariamente pequeño si aumentamos el flujo de la masa de aire y disminuimos la velocidad hacia abajo de este. Inmediatamente, nos damos cuenta de la razón por la que los helicópteros tienen grandes rotores y las alas de los aviones son también tan grandes: se trata de intentar mover la mayor masa de aire posible, para aumentar la eficiencia. Otra forma sería volando más rápido, esto también aumenta la eficiencia al producir sustentación, pues la resistencia inducida menor. Al volar rápido se mueve más aire por unidad de tiempo. Por supuesto, en algún momento predominarán otras fuentes de resistencia al avance, pero hasta cierto punto esto es posible. 

Los cálculos anteriores suponen que la fuerza se genera puramente al crear un flujo masivo descendente. Esto no es en realidad lo que ocurre exactamente, aquí las cosas están muy simplificadas. Por ejemplo, con el avión cerca del suelo, este no se viene abajo a pesar de que no se cree un flujo másico elevado. Al volar cerca del suelo, parte del flujo de aire hacia abajo crea una presión al golpear el suelo, lo que también ayuda a mantener el avión en vuelo, esto se conoce como efecto suelo y es más fácil de detectar en aviones con ala baja.

Aparte de todo eso, la viscosidad también juega un pequeño, pero decisivo papel al generar una fuerza opuesta al movimiento de aire descendente (se requiere viscosidad para la generación de sustentación con un perfil aerodinámico, ver post dedicado). 

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