Como um avião se mantém no ar?

Em todo avião em voo atuam as mesmas quatro forças. O peso puxa-o para o solo. A sustentação, gerada pelas asas ao deslocarem-se pelo ar, atua para cima e contraria o peso. O empuxo dos hélices ou motores a jato impulsiona o avião para a frente, e o arrasto opõe-se a ele. Quando o avião voa a altitude e velocidade constantes, essas forças anulam-se exatamente: a sustentação iguala o peso, o empuxo iguala o arrasto. Não há força resultante, por isso, de acordo com a primeira lei de Newton, o avião simplesmente continua a fazer o que já estava a fazer — voar a direito e nivelado. Não é sustentado por nada de exótico; está simplesmente em equilíbrio.

Esse equilíbrio não se estabelece por si só, e boa parte da tarefa de um piloto — ou de um piloto automático — é mantê-lo. A sustentação depende fortemente da velocidade do ar e do ângulo de ataque da asa. Se o avião abrandar, a sustentação cai abaixo do peso e ele começa a descer; o piloto compensa levantando ligeiramente o nariz, aumentando o ângulo de ataque ou aumentando a potência. Como o combustível é consumido durante um voo longo, o avião torna-se mais leve e, por isso, precisa de um pouco menos de sustentação. Por essa razão, os aviões de linha normalmente sobem em etapas para um ar mais rarefeito, onde a asa, à mesma velocidade, gera exatamente a sustentação agora necessária. Os compensadores (trim) e os ajustes do estabilizador permitem à tripulação manter o equilíbrio sem ter de intervir constantemente nos comandos.

Quem entende esse equilíbrio entende também o que acontece quando ele é perturbado. Se os motores falham, o empuxo desaparece, mas a sustentação não: o avião troca altitude por velocidade e plana, normalmente percorrendo cerca de 15 km por cada quilómetro de altitude perdida num avião de linha moderno — por isso as falhas de motor são, em geral, sobrevivíveis. Se o piloto levantar demasiado o nariz a baixa velocidade, o fluxo de ar sobre a asa separa-se e a sustentação colapsa numa perda de sustentação (stall); a recuperação consiste em baixar o nariz e ganhar velocidade de novo, para que a asa volte a funcionar. Numa curva, parte da sustentação é inclinada para o lado para mudar de direção, pelo que a asa precisa de gerar, no total, mais sustentação do que em voo nivelado, o que o piloto sente como um aumento da força g. Em qualquer dos casos, o avião só se mantém no ar enquanto for possível voltar a equilibrar as quatro forças.