Perché un aereo rimane in volo?

Un'ala ha una forma e un'inclinazione tali che l'aria che passa sopra viene deviata verso il basso. Per deviare un flusso d'aria è necessaria una forza su quell'aria, e per la terza legge di Newton, l'aria spinge l'ala indietro con una forza uguale e opposta: questa reazione è la portanza. Visto dal punto di vista della pressione, lo stesso processo si manifesta perché l'aria sopra la superficie curva superiore si muove più velocemente e sotto più lentamente, per cui sopra c'è una pressione minore che sotto. Entrambe le descrizioni sono la stessa fisica, vista solo da angolazioni diverse; nessuna è completa senza l'altra. L'essenziale è che l'ala invia verso il basso una grande massa d'aria ogni secondo, e lo squilibrio di pressione risultante, sommato su tutta l'apertura alare, basta a sostenere l'aereo.

La quantità di portanza dipende da tre cose che un pilota sente immediatamente: velocità di volo, angolo di attacco (l'angolo tra l'ala e l'aria che si avvicina) e densità dell'aria. Raddoppiare la velocità quadruplica la portanza, per questo un aereo di linea ha bisogno di una lunga pista di decollo per raggiungere la velocità a cui le sue ali possono sostenere 300 tonnellate. Aumentare l'angolo di attacco aumenta la portanza fino a un certo punto; oltre un angolo critico, il flusso si separa dalla superficie superiore e la portanza collassa — è lo stallo. L'aria rarefatta ad alta quota o nelle giornate calde riduce la portanza, per cui gli aerei in queste condizioni devono volare più velocemente per compensare, e a bassa velocità vengono estesi i flap per aumentare l'ala e curvarla di più quando non resta velocità sufficiente.

La portanza da sola non spiega un volo sostenuto. Spingere l'aria lungo l'ala costa energia, perché l'ala genera resistenza oltre alla portanza, e i vortici che restano dietro le punte delle ali rappresentano energia cedita all'aria. I motori forniscono la spinta che vince questa resistenza. Nel volo orizzontale stabile, la portanza è uguale al peso e la spinta è uguale alla resistenza: nulla accelera, e l'aereo semplicemente continua il suo percorso. Un aliante usa lo stesso scambio, ma con la gravità invece dei motori, e scende dolcemente nell'aria per mantenere la sua velocità. La portanza statica non ha alcun ruolo in un dispositivo più pesante dell'aria; questo resta in alto solo finché si muove abbastanza velocemente perché l'aria faccia il lavoro.