P: ¿El peso afecta el tiempo que se permanece en el efecto suelo?

Mi amigo y yo volamos el mismo modelo y tamaño de parapente, sin embargo, él pesa aproximadamente 14 kg menos que yo y parece que permanece en el modo general más tiempo que yo y necesita un vuelo menos agresivo. Parece que mi ventana de vuelo es más corta y necesito hacer un vuelo más fuerte si quiero un parapente sin escalones.

Tenga en cuenta: él es un poco más bien liviano en cuanto a peso y yo estoy más bien en el medio o extremo superior del rango de peso.

R: Esta pregunta sigue muy bien con la última pregunta que recibimos, que también tenía que ver con la carga alar… pero esta involucra una fase muy específica de cada vuelo: el roce con el suelo o “efecto suelo”.

Antes de entrar en los efectos de la carga alar, debería hablar brevemente sobre el “efecto suelo”. Empecemos por lo que es en términos muy generales: un aumento de la eficiencia aerodinámica (mejor planeo) que se produce cuando un avión vuela cerca del suelo. Entender de dónde viene también será importante en un minuto, así que profundicemos en ello un segundo…

Hay dos modelos sobre cómo un ala genera sustentación: uno dice que crea una diferencia de presión entre la parte superior e inferior del ala, y esta diferencia de presión naturalmente quiere igualarse, y entonces se aplica una fuerza de sustentación al ala. El otro modelo es que el ala trabaja para desviar el aire hacia abajo, y debido a que cada acción tiene una reacción igual y opuesta, al empujar el aire hacia abajo, el ala también es empujada hacia arriba (sustentación). En realidad, no importa qué modelo te guste, ambos son más o menos lo mismo (en realidad, probablemente sean dos perspectivas sobre la misma cosa y, por lo tanto, ambas precisas). De todos modos, un ala genera sustentación, ¿verdad? Pero donde termina el ala, en las puntas, parte de esa sustentación se "derrama" alrededor de la punta, y como resultado se producen vórtices giratorios en la punta. Un ala voladora está tirando del aire en estos vórtices, y eso se llama DRAG. El rendimiento del planeo es sustentación dividida por resistencia... por lo que incluso pequeñas reducciones en la resistencia pueden mejorar notablemente el planeo. La idea del “efecto suelo” es que, cuando el ala está cerca del suelo, esos vórtices giratorios golpean el suelo y se desintegran, y por lo tanto, la masa de aire que el ala está absorbiendo es menor… en otras palabras, menos resistencia. Menos resistencia = más planeo.

El avión que vuela a través de las nubes muestra los vórtices giratorios

La razón por la que quería profundizar en qué es el efecto suelo y de dónde proviene es porque los aladeltas son un poco diferentes a los aviones (no es obvio, ¿verdad?). Un ala delta no tiene cola (de nuevo, no es obvio, ¿verdad?)… ¿O no? Para lograr lo mismo que una cola, las puntas de un ala delta (que son la parte más trasera del ala debido al flechado) se tuercen para que tengan un ángulo de ataque menor que la raíz (centro). La sustentación aumenta con el ángulo de ataque, y también lo hace la resistencia inducida (incluidos los vórtices de las puntas). Lo opuesto también es cierto: cuanto menor sea el ángulo de ataque, menor será la sustentación y menor la resistencia, ¿verdad? Entonces... si piensas en el ángulo en el que se mueven las puntas de un ala delta a través del aire... probablemente no haya mucha sustentación allí, y por lo tanto, probablemente tampoco haya grandes vórtices. Además de eso, el piloto y el marco de control se encuentran debajo del ala... lo que limita la distancia que puede llegar el ala al suelo.

¿Estoy diciendo que el “efecto suelo” no se produce en los aladeltas? ¡No, no es eso lo que dije! Un buen amigo y una de las personas más brillantes en el mundo del ala delta, a quien respeto muchísimo, ha dicho exactamente eso… y me resulta muy difícil estar en desacuerdo con alguien que sé que tiene mucho más conocimiento y experiencia que yo… y al mismo tiempo, me resulta difícil aceptar que NO haya un “efecto suelo” que aumente la eficiencia en los aladeltas. Tal vez haya un punto intermedio: existe, pero no tanto como pensamos.

Si reemplazamos la frase “efecto suelo” por el efecto SKIM sobre el suelo… obtenemos una perspectiva completamente nueva. Tal vez la mayor parte (¿si no todo?) de lo que atribuimos a los aumentos en la eficiencia aerodinámica, es mucho más que nada la conversión de energía cinética (velocidad aerodinámica) en energía potencial (altitud). Pero en el efecto SKIM sobre el suelo, no ganamos altitud, ¿verdad? En relación con el suelo, no. Pero si un ala delta normalmente desciende por el aire a unos 200 pies/min, y durante el efecto SKIM sobre el suelo el ala delta ya no desciende, ese aumento de sustentación tiene que provenir de alguna parte… y la respuesta es que se alimenta de la velocidad aerodinámica acumulada.

Analicemos eso: la velocidad aerodinámica como altitud almacenada. Un objeto en movimiento permanecerá en movimiento hasta que actúe sobre él una fuerza igual o mayor... dice el tipo al que le dieron en la cabeza con una manzana. En este caso, el objeto en movimiento es el dúo piloto/planeador... y la fuerza que lo frena es la resistencia.

Y finalmente estamos listos para examinar el papel de la carga alar aquí (perdón por haber tardado tanto). Si descontamos los efectos probablemente mínimos de la carga alar en un ala flexible (mayor torsión/deslizamiento, mayor resistencia aerodinámica), podríamos concluir que la fuerza que la resistencia aerodinámica ejerce sobre el planeador y el piloto durante el roce con el suelo es aproximadamente la misma. PERO, un ala con una carga más pesada tendrá más impulso que una más liviana viajando a la misma velocidad. Entonces, ¿quizás sospecharíamos que el ala más pesada podría viajar más lejos antes de detenerse? Quizás... pero un ala con una carga más pesada también tiene una velocidad de pérdida más alta. Entonces, si ambos pilotos volaran hasta que no pudieran volar más, el ala con una carga más pesada se estrellaría antes que el ala con una carga más liviana. ¿Quién iría más lejos? Hmmm... Realmente no lo sabemos, porque ¡ESPERADAMENTE estos pilotos no se estrellarán! Están acelerando y aterrizando sobre sus pies. Sin entrar en la aerodinámica del enderezamiento, recordemos que un ala con una carga más pesada tiene más impulso a una velocidad aerodinámica determinada y entra en pérdida a una velocidad aerodinámica mayor, y eso se suma para significar que un ala con una carga más pesada va a tener que enderezarse mucho antes. Un ala con una carga más ligera puede seguir volando un poco más (hablando de tiempo, no de distancia) y a una velocidad aerodinámica más lenta, antes de tener que enderezarse, porque no se necesita tanto para detener esa ala que se mueve más lentamente con bastante menos impulso.

El ala más cargada debería tener el mismo rendimiento de planeo, L/D, pero se produce a una velocidad mayor y un ángulo de ataque ligeramente mayor. Un ángulo de ataque mayor podría significar vórtices de punta más grandes, por lo que tal vez, de nuevo, pensaríamos que el ala más pesada iría más lejos en "efecto suelo", porque ese piloto vería una mayor reducción en la resistencia. Pero si el efecto suelo se exagera mucho en los ala delta...

Antes dije algo que debemos retomar antes de terminar esto. Dije:

Si descontamos los efectos probablemente mínimos de la carga alar en un ala flexible (mayor torsión/deslizamiento, mayor resistencia), podríamos concluir que la fuerza que la resistencia ejerce sobre el planeador y el piloto durante el roce con el suelo es aproximadamente la misma.

¿Qué pasa si NO descartamos el efecto de la carga alar en el ala flexible? La torsión y el desprendimiento en un ala delta se controlan en gran medida a través de la tensión lateral de la vela, específicamente a lo largo del borde de fuga. Abrir más las alas (tirando de la VG) tensa la vela y aplana el ala al reducir la torsión. Cuanto más tensa esté la vela, menos carga alar agregará más torsión o desprendimiento. En un ala de alto rendimiento, volar con una carga alar más alta seguirá aumentando la velocidad de pérdida, la velocidad de compensación, la tasa de caída, etc., pero probablemente tenga muy poco efecto en el rendimiento. Sin embargo, en un ala con una vela mucho más suelta... volar con una carga alar más alta puede tener un efecto mayor. En este mensaje, el piloto dice que él y su compañero están volando el mismo modelo y tamaño de ala, solo que con diferentes cargas alares, y el compañero que vuela con una carga alar mucho más alta llega más lejos en el roce con el suelo... lo que parecía un poco contra-intuitivo. ¿Quizás el modelo específico de ala sea un factor aquí?

Además, no hay que olvidar que los aladeltas se fabrican más o menos a mano. El mayor fabricante puede permitirse un poco más de herramientas y maquinaria para garantizar la precisión y la consistencia, pero incluso así las velas están pegadas y cosidas por humanos. ¿Y los demás fabricantes, mucho más pequeños? No los estoy menospreciando en absoluto ni estoy diciendo que no hagan un gran trabajo... pero sin los mismos recursos, simplemente no pueden ser tan precisos al perforar agujeros y cortar velas. Lo que quiero decir es que he observado que, con algunos fabricantes más que con otros, puede haber una variación notable en lo bien que "va" un planeador... independientemente de la habilidad del piloto.

Y luego está la FORMA PRONA: ¿qué piloto es capaz de volar de forma más limpia, incluso si ambos vuelan con el mismo arnés? Y recuerda que no se trata solo de la posición del cuerpo, sino también de que cualquier cambio de peso reduce la eficiencia... así que, ¿quién es capaz de volar de forma más limpia y fluida en la fase de roce con el suelo? Y... ¿quién tiene transiciones más suaves y seguras a la posición vertical? Ser capaz de mantener esa forma prona limpia incluso un poco más de tiempo puede marcar la diferencia en decenas de pies cubiertos. Y si hay alguna oscilación de cabeceo durante esa transición, eso es velocidad aerodinámica (energía, distancia) perdida...

Entonces, después de todo eso… ¿por qué tu amigo vuela con la misma ala, pero con una carga alar más ligera, capaz de hacer aterrizajes en tierra durante más tiempo (¿distancia o tiempo?), y por qué parece necesitar un frenado menos agresivo? La respuesta a ambas preguntas es probablemente la carga alar… y con suerte, si has llegado hasta aquí, tendrás una comprensión más profunda de POR QUÉ es así. Y también una mejor comprensión de lo que es el “efecto suelo” y algunas de las variables que pueden tener un impacto en él.

Gracias por escribir. Si me olvidé de algo o si esto genera nuevas preguntas, ¡háganmelo saber! 

¡Salud!