Come vola un aereo?

Il volo inizia con l'ala. La sua sezione trasversale, il profilo alare, è curva nella parte superiore e forma un piccolo angolo con l'aria che si avvicina. Mentre l'aereo si muove in avanti, l'ala devia il flusso d'aria verso il basso e, al tempo stesso, l'aria accelera sopra la superficie superiore, il che ne riduce la pressione. La pressione più alta sotto e quella più bassa sopra creano una forza risultante verso l'alto: la portanza. Più velocemente si muove l'ala, più portanza genera, proporzionalmente al quadrato della velocità. Per questo un aereo deve accelerare su una pista prima di poter decollare, e per questo può trasportare più carico quando vola veloce in aria densa e freddo rispetto a quando vola lento o in aria rarefatta.

L'ala funziona solo se qualcosa la mantiene in movimento, e questo è il compito dei motori. Un'elica accelera una larga colonna d'aria all'indietro; un turbofan fa lo stesso con una grande ventola e aggiunge un getto di scarico caldo. In entrambi i casi, la reazione al volume d'aria spinto all'indietro spinge l'aereo in avanti. La spinta deve superare la resistenza, che nasce dall'attrito dell'aria sulle superfici, dalla pressione dell'aria spostata e dal costo della stessa generazione di portanza. Quando la spinta supera la resistenza, l'aereo accelera; quando le due si equivalgono, mantiene una velocità costante.

Un aereo si controlla modellando il flusso d'aria, invece di appoggiarsi a qualcosa di solido. Gli alettoni incernierati vicino alle estremità delle ali si muovono in direzioni opposte per far rollare l'aereo e inclinarlo in curva. L'equilibratore nella coda inclina il muso verso l'alto o verso il basso, cambiando l'angolo di attacco dell'ala e quindi la sua portanza. Il timone nella deriva verticale fa imbardare il muso a sinistra o a destra e mantiene le virate coordinate. I flap escono dal bordo d'uscita per generare portanza aggiuntiva a bassa velocità in decollo e atterraggio, e gli spoiler escono dall'ala per ridurre la portanza e frenare l'aereo a terra.

Un volo collega questi elementi. Sulla pista, i motori accelerano alla massima potenza e l'aereo accelera finché le ali non possono farlo alzare, tipicamente a 250-300 km/h per un aereo di linea. In salita, il pilota mantiene un assetto leggermente cabrato affinché la portanza superi il peso. In crociera, tutto si bilancia. In avvicinamento, i flap escono, la potenza si riduce e l'aereo scende lungo una traiettoria dolce, toccando terra alla minima velocità sicura prima che freni, spoiler e inversione di spinta lo portino all'arresto completo.