El efecto suelo

Recuerdo que cuando empecé a volar lo hice con una Cessna 152. Estos aviones tienen el ala alta y son ideales para aprender a volar pues permiten muchos errores al piloto novato. Después de solo unas horas puedes dominarlos fácilmente y realizar estupendos aterrizajes. El siguiente avión que volé fue una Piper Archer de ala baja. Una de las primeras cosas que me advirtió mi isntructor fue precisamente la gran diferencia entre un aterrizaje con Cessna y uno con la Piper ed ala baja. Cuando escuché las explicaciones de como debía hacer la toma con este aparato nunca pensé que fuera algo tan diferente. Pero efectivamente, a la hora de tomar tierra estos aviones parecen flotar indefinidamente sobre la pista como si núnca quisieran tocar con los neumáticos en el asfalto. La primera vez que intenté una toma con este tipo de avión y la técnica habitual de mi Cessna 152 me comí la mitad de la pista. Acababa de experimentar por primera vez el conocido efecto suelo. 

El concepto de efecto suelo es bien conocido por los pilotos. Este efecto es el aumento de la eficiencia de un ala cuando esta vuela cerca de una superficie. En la imagen se puede ver a una Mooney en pleno efecto suelo en un aterrizaje. Este efecto de flotación suele ocurrir de forma más intensa cuando los aviones se encuentran a una altura menor de 1/4 de la extensión de su ala (envergadura) sobre el nivel del suelo.

Esa flotación ocurre realmente porque se reducen los vórtices de punta de ala. Vamos a ver que les sucede a estos vórtices cuando las alas se acercan al suelo. La cantidad de efecto suelo que sufriremos básicamente se reduce al tamaño de los vórtices que se crean y la cantidad de flujo descendente (downwash) que se genera. Veamos la imagen que sigue para darnos cuenta de como cambian los vórtices de punta de ala. 

Cuando el ala está cerca del suelo, los vórtices no pueden ser tan grandes, porque cuando giran alrededor de la punta de las alas, impactan en el suelo y se disipan. ¿El resultado? Una reducción en algo llamado downwash que ya explicamos en este blog.

Menos downwash = menos resistencia

A medida que el aire (y los vórtices) salen de la parte posterior del ala, se inclinan hacia abajo, lo que se conoce como downwash. Esa corriente descendente (downwash) cambia el viento relativo hacia abajo. Cuanta más corriente descendente, más downwash. Lo realmente importante es que la sustentacion es siempre perpendicular al viento relativo.

Tal como se aprecia en la ilustración, cuando existe menos flujo descendente el vector de sustentación (naranja) es más vertical, oponiéndose a la gravedad. Y cuando existe más flujo descendente, el vector sustentación apunta más hacia atrás, causando la conocida resitencia inducida. Además de eso, las alas necesitan energía para crear los vórtices descendentes, y esa energía también crea resistencia.

A medida que el avión se acerca al suelo, el flujo descendente se reduce y también los vórtices, lo que significa que la resistencia inducida también se reduce. El efecto suelo tiene tres elementos principales que ayudan a identificar lo que sucede a medida que el avión se acerca a la pista para aterrizar:

1. Existe más sustentación vertical, que se opone al peso (masa)
2. Existe menos sustentación hacia atrás, lo que reduce la resistencia
3. Los vórtices son más pequeños y existe menos flujo descendente, lo que reduce la resistencia.

En el gráfico a continuación se puedes ver que el efecto suelo no empieza a notarse hasta que el avión está a una altura igual a su envergadura. A medida que se acerca a la pista, la resistencia inducida se reduce significativamente, amplificando el efecto suelo.