La relación peso (masa) y ángulo de ataque en vuelo de crucero


Para que una aeronave permanezca en vuelo nivelado, debe generar una fuerza de sustentación que sea exactamente equivalente a su peso (masa). 

L = W

Sin embargo, los aviones modernos pierden mucho peso cuando están en vuelo de crucero porque queman una gran cantidad de combustible.  

Por lo tanto, es lógico pensar que para permanecer en vuelo de crucero nivelado mientras se reduce el peso de la aeronave, de algún modo debe reducirse la sustentación que genera el ala, de lo contrario el avión tendería a ascender.

Por lo general, los aviones no suelen cambian su velocidad de crucero, ya que viene impuesta por el plan de vuelo y ATC suele pedir unas velocidades concretas. Si la geometría del ala en sí no cambia, solo queda pensar que los aviones varían su ángulo de ataque reduciéndolo para mantenerse nivelados.


AoA y CL están relacionados de la forma que se ve en el gráfico:



Matemáticamente se puede ver lo que ocurre con el Coeficiente de Sustentación (CL) al variar la masa, que es lo mismo que ocurre con el AoA (Ángulo de ataque): 


Efectivamente, a medida que se quema el combustible, el avión tiende a ascender, por lo que el piloto automático (que vuela el avión el 99 % del tiempo y normalmente estará en modo de mantenimiento de altitud una vez que esté en su nivel de vuelo autorizado) reducirá la actitud de cabeceo y el AOA. Esto ocurre gradulamente de forma muy lenta, casi inapreciable según se va reduciendo el peso para mantener la sustentación requerida.

Sin el autothrottle conectado el empuje es constante y si prestamos mucha atención, notaremos que el número de Mach aumenta ligeramente. Si queremos que esta velocidad sea constante, entonces deberemos manualmente reducir los gases.

Si el avión dispone de un sistema autothrottle/autothrust (empuje automático), el piloto automático mantendrá tanto el nivel de vuelo como la velocidad. En esa situación,  si observamos cuidadosamente los instrumentos, con el tiempo, podremos observar que la actitud de cabeceo disminuye lentamente de manera casi imperceptible, y la configuración de empuje también disminuye de manera casi imperceptible para mantener la velocidad/mach según se va consumiendo el combustible.

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