¿Por qué las alas son útiles para el vuelo?

Un ala es una superficie diseñada para desviar aire. Su perfil, curvado por arriba y con el borde de salida inclinado hacia abajo, obliga a la corriente que la atraviesa a cambiar de dirección y a salir despedida hacia abajo. Por la tercera ley de Newton, si el ala empuja el aire hacia abajo, el aire empuja el ala hacia arriba. Desde el punto de vista de la presión, el aire se acelera sobre la cara superior y se frena bajo la inferior, de modo que la presión encima del ala es menor que debajo: la diferencia, integrada sobre toda la superficie, es la sustentación. Ambas descripciones son la misma física vista desde ángulos distintos.

La sustentación crece con el cuadrado de la velocidad, con la superficie alar y con el ángulo de ataque. Un avión de transporte genera con las alas una fuerza igual a su peso a cambio de una resistencia de solo una fracción: la relación sustentación/resistencia de un reactor comercial ronda 17 a 1, y la de un velero supera 50 a 1. Eso significa que los motores solo tienen que aportar un empuje equivalente a una pequeña parte del peso. Un cohete, que no tiene alas, debe vencer todo su peso con empuje directo y consume propulsante a un ritmo mucho mayor.

Alas largas y estrechas, como las de un planeador, generan sustentación con poca resistencia inducida, pero son pesadas y difíciles de maniobrar. Alas cortas y en flecha, como las de un caza, penalizan la eficiencia a baja velocidad pero permiten volar rápido. Los aviones comerciales buscan un equilibrio con flecha moderada, gran alargamiento y dispositivos hipersustentadores, flaps y slats, que aumentan la curvatura y la superficie cuando hace falta despegar y aterrizar a velocidades bajas.