Por que um avião se mantém no ar?

Uma asa tem forma e inclinação tais que o ar que passa por cima é desviado para baixo. Para desviar um fluxo de ar é necessária uma força sobre esse ar, e pela terceira lei de Newton, o ar empurra a asa de volta com uma força igual e oposta: essa reação é a sustentação. Visto do ponto de vista da pressão, o mesmo processo manifesta-se porque o ar sobre a superfície curva superior se move mais rápido e por baixo mais lento, pelo que em cima há uma pressão menor do que em baixo. Ambas as descrições são a mesma física, vista apenas de ângulos diferentes; nenhuma está completa sem a outra. O essencial é que a asa envia para baixo uma grande massa de ar a cada segundo, e o desequilíbrio de pressão resultante, somado ao longo de toda a envergadura, é suficiente para sustentar o avião.

A quantidade de sustentação depende de três coisas que um piloto sente de forma imediata: velocidade de voo, ângulo de ataque (o ângulo entre a asa e o ar que se aproxima) e densidade do ar. Duplicar a velocidade quadruplica a sustentação, por isso um avião comercial precisa de uma longa pista de descolagem para atingir a velocidade à qual as suas asas conseguem sustentar 300 toneladas. Aumentar o ângulo de ataque aumenta a sustentação até certo ponto; acima de um ângulo crítico, o fluxo separa-se da superfície superior e a sustentação colapsa — é a perda de sustentação (stall). O ar rarefeito em grande altitude ou em dias quentes reduz a sustentação, pelo que os aviões nessas condições precisam de voar mais rápido para compensar, e a baixa velocidade são estendidos os flaps para aumentar a asa e curvá-la mais quando não resta velocidade suficiente.

A sustentação por si só não explica um voo sustentado. Empurrar o ar ao longo da asa custa energia, porque a asa gera resistência além de sustentação, e os vórtices que ficam atrás das pontas das asas representam energia cedida ao ar. Os motores fornecem o impulso que vence essa resistência. No voo horizontal estável, a sustentação iguala o peso e o impulso iguala a resistência: nada acelera, e o avião simplesmente continua o seu percurso. Um planador usa a mesma troca, mas com a gravidade em vez de motores, e desce suavemente pelo ar para manter a sua velocidade. A sustentação estática não tem qualquer papel num dispositivo mais pesado do que o ar; este só se mantém no alto enquanto se mover rápido o suficiente para que o ar faça o trabalho.