Variando la sustentación con el downwash y el ángulo de ataque

Ya dijimos en otros posts que la sustentación de un ala es proporcional a la cantidad de aire desviado hacia abajo por unidad de tiempo multiplicado por la velocidad vertical de ese aire. 

También hemos afirmado que cuando el ala pasa por un aire en reposo, el aire se ve desplazado por el efecto del ala que lo lanza casi recto después de el ala haya pasado. Básicamente eso es lo que hace un ala. Podemos decir de forma muy simplificada que son herramientas diseñadas para producir una desviación del aire. A este efecto los anglosajones lo llaman "downwash". Veámoslo con más detalle. 

La figura de abajo muestra cómo el downwash visto por el piloto y el observador en el suelo se relaciona con la velocidad del avión y el ángulo de ataque del ala. La flecha negra etiquetada como "Velocidad" representa la velocidad y dirección del ala a través del aire. La flecha etiquetada como "Downwash" es la velocidad y dirección del flujo de aire hacia abajo visto por el piloto, y la flecha etiquetada como "Velocidad vertical" es la velocidad y dirección del downwash como lo ve un observador en el suelo.

La Velocidad vertical del downwash representa el componente que produce la sustentación. La velocidad vertical del aire es proporcional tanto a la velocidad como al ángulo de ataque del ala.

En esta figura, la letra indica el ángulo del downwash del ala con respecto al viento relativo, que es proporcional al ángulo de ataque (alfa) del ala. Imaginemos que volamos con una cierta velocidad y ángulo de ataque, tal como se muestra en A. ¿Qué pasaría ahora si aceleramos el avión y la velocidad del ala se duplicara manteniendo el ángulo de ataque igual? Esto es lo que se muestra en la letra B. Como se puede apreciar, la velocidad vertical se ha duplicado también.

Como vemos, la cantidad de aire desviado también se ha duplicado. Dado que tanto la cantidad de aire desviado como la velocidad vertical del aire se han duplicado al duplicar la velocidad, la sustentación del ala se ha incrementado en un factor de 4. Ahora nos fijamos en la figura C, el ala se ha mantenido a la velocidad original, pero el ángulo de ataque se ha duplicado. De nuevo, la velocidad vertical del aire se ha duplicado y la sustentación del ala se ha duplicado. Lo que estas cifras muestran es que la velocidad vertical del aire es proporcional tanto a la velocidad como al ángulo de ataque del ala. Esto en última instancia es lo que aumenta o disminuye la sustentación del ala.