El sustento es un fenómeno meteorológico utilizado como fuente de energía por aviones y pájaros en vuelo . La aplicación humana más común del levantamiento es en el deporte y la recreación. Los tres deportes aéreos que utilizan el vuelo en altura son: vuelo sin motor , ala delta y parapente .
Se puede ganar energía utilizando aire ascendente de cuatro fuentes:
- Térmicas (donde el aire se eleva debido al calor),
- Elevación de la cresta, donde el aire es empujado hacia arriba por una pendiente,
- Elevación de olas, donde una montaña produce una onda estacionaria,
- Convergencia, donde dos masas de aire se encuentran
En vuelo dinámico también es posible ganar energía, aunque esto usa diferencias en la velocidad del viento en lugar del aire ascendente.
Térmicas
Las térmicas son columnas de aire ascendente que se forman en el suelo a través del calentamiento de la superficie por la luz solar. [1] Si el aire contiene suficiente humedad, el agua se condensará a partir del aire ascendente y formará cúmulos .
Las aves suelen utilizar el ascensor térmico, como aves rapaces , buitres y cigüeñas . Aunque el ascensor térmico era conocido por los hermanos Wright en 1901, no fue explotado por los humanos hasta 1921 por William Leusch en Wasserkuppe en Alemania. [2] No fue hasta alrededor de 1930 que el uso de térmicas para volar en planeadores se convirtió en algo común. [3]
Una vez que se encuentra una térmica, el piloto vuela en círculos para mantenerse dentro de la térmica, ganando altitud antes de volar a la siguiente térmica y hacia el destino. Esto se conoce como "termofusión". Las velocidades de ascenso dependen de las condiciones, pero son habituales velocidades de varios metros por segundo. Las térmicas también se pueden formar en una línea, generalmente debido al viento o al terreno, creando calles nubladas . Estos pueden permitir volar en línea recta mientras se asciende en elevación continua.
Cuando el aire tiene poca humedad o cuando una inversión impide que el aire caliente suba lo suficiente como para que la humedad se condense, las térmicas no crean cúmulos. Los lugares típicos para encontrar térmicas son ciudades, campos recién arados y carreteras asfaltadas , pero las térmicas a menudo son difíciles de asociar con cualquier característica del suelo. En ocasiones, las térmicas son causadas por los gases de escape de las centrales eléctricas o por los incendios.
Debido a que requiere aire caliente ascendente, la termofusión solo es efectiva en latitudes medias desde la primavera hasta fines del verano. A pesar de estas limitaciones, es la fuente de sustentación más común utilizada por los pilotos de planeadores, ya que la elevación de la cresta y las olas de sotavento requieren un terreno montañoso y, por lo tanto, es posible que no se encuentren cerca de un aeródromo determinado. Durante la temporada baja, cuando las térmicas son más débiles, la elevación de crestas y olas aún se puede usar y algunos pilotos viajan a áreas más montañosas para volar.
Elevación de cresta
La elevación de la cresta , o elevación orográfica , es causada por el aire ascendente en el lado de barlovento de una pendiente. Las aves marinas y los aviones utilizan mucho el levantamiento de crestas. En lugares donde sopla un viento constante, una cresta puede permitir un tiempo virtualmente ilimitado en el aire. [4]
En el levantamiento de la cresta, los pilotos suelen volar con piernas largas y rectas paralelas a la cresta. Si no se alcanza la altura máxima de elevación, el piloto puede dar la vuelta y volar en la otra dirección por encima de la misma pendiente. Con vientos de 20 a 25 nudos (46 km / h), es posible que la aeronave se eleve a una altitud hasta el doble de la altura del obstáculo. La elevación de la cresta también se puede aumentar con las térmicas cuando las pendientes también dan al sol. [5]
Elevación de olas
Las olas de Lee ocurren cuando un viento de 25 nudos (46 km / h) sopla sobre una montaña. Siempre que haya un aumento constante de la fuerza del viento con la altitud sin un cambio significativo de dirección, se pueden crear ondas estacionarias. Fueron descubiertas por un piloto de planeador, Wolf Hirth , en 1933. [6] Estas olas alcanzan alturas mucho mayores que la obstrucción original y, por lo tanto, pueden permitir que los planeadores trepen a la estratosfera. Los pilotos usan oxígeno suplementario para evitar la hipoxia porque la mayoría de los planeadores no tienen cabinas presurizadas. Esta elevación a menudo está marcada por nubes lenticulares (en forma de lente) largas y estacionarias que se encuentran perpendiculares al viento. [7] Se usó una ola de montaña para establecer el récord de altitud más alta por un planeador cuando Jim Payne y Tim Gardner se elevaron a una altitud de 22,657 metros (74,334 pies) el 2 de septiembre de 2018 sobre El Calafate , Argentina en el construido especialmente Windward Performance Perlan II . [8] El récord mundial de distancia actual de 3.008 km (1.869 millas terrestres) de Klaus Ohlmann (establecido el 21 de enero de 2003) [9] también se realizó utilizando olas de montaña en América del Sur .
Un fenómeno de onda poco común se conoce como Morning Glory , una nube enrollada que produce una fuerte elevación. Los pilotos cerca del Golfo de Carpentaria de Australia lo utilizan en primavera . [10]
Se han observado aves utilizando el levantamiento de olas para cruzar regiones montañosas. [11]
Zonas de convergencia
Los límites donde se encuentran dos masas de aire se conocen como zonas de convergencia . [12] Estos pueden ocurrir en las brisas marinas o en las regiones desérticas. Una brisa marina (o brisa de tierra ) es un viento del mar que se desarrolla sobre la tierra cerca de las costas. En un frente de brisa marina, el aire frío del mar se encuentra con el aire más cálido de la tierra y crea un límite como un frente frío poco profundo a lo largo de una línea de corte . Esto crea una banda estrecha de sustentación flotante con vientos tan ligeros como 10 nudos (19 km / h). Estos permiten ganar altura volando a lo largo de la intersección como si fuera una cresta de tierra. La convergencia puede ocurrir a distancias considerables y, por lo tanto, puede permitir un vuelo virtualmente recto mientras se asciende.
Alza dinámica
En el vuelo dinámico [13], la energía se gana cruzando repetidamente el límite entre masas de aire de diferente velocidad horizontal en lugar de mediante el aire ascendente. Estas zonas de alto " gradiente de viento " suelen estar demasiado cerca del suelo para que las utilicen los planeadores de forma segura, pero los albatros y los planeadores modelo utilizan este fenómeno.
Ilusiones de elevación
Un piloto puede crear una indicación de sustentación en instrumentos no compensados entrando en un ascenso tirando hacia atrás de la palanca (de ahí " palanca térmica "). Esto no es una verdadera sustentación porque el aumento en la energía potencial de la aeronave se logra al disminuir la velocidad aerodinámica en lugar del resultado de volar con aire ascendente. Los planeadores están equipados con instrumentos que se compensan para evitar indicaciones de térmicas de stick pero el fenómeno es evidente en aeronaves cuya compensación es inadecuada.
Referencias
- ^ "Diagrama de térmicas" . Archivado desde el original el 18 de julio de 2006 . Consultado el 5 de septiembre de 2006 .
- ^ Irving, Frank (1998). Los caminos del vuelo vertiginoso . Ciudad: World Scientific Publishing Company . pag. 53. ISBN 1-86094-055-2.
Los hermanos Wright conocían las térmicas en 1901, pero William Leusch las descubrió por primera vez en 1921 en Wasserkuppe ...
- ^ Welch, Ann (1980). The Story of Gliding 2ª edición . John Murray . ISBN 0-7195-3659-6.
- ^ "Registro de duración" . Archivado desde el original el 19 de febrero de 2005 . Consultado el 24 de agosto de 2006 .
- ^ "Diagrama de elevación de la cumbrera" . Archivado desde el original el 18 de julio de 2006 . Consultado el 5 de septiembre de 2006 .
- ^ "Artículo sobre levantamiento de olas" . Consultado el 28 de septiembre de 2006 .
- ^ "Diagrama de levantamiento de olas" . Archivado desde el original el 18 de julio de 2006 . Consultado el 5 de septiembre de 2006 .
- ^ "El planeador Airbus Perlan Mission II se eleva a 76.000 pies para romper su propio récord de altitud, superando incluso al avión de reconocimiento U-2" . Consultado el 18 de julio de 2020 .
- ^ "Registro de distancia" . Archivado desde el original el 11 de marzo de 2008 . Consultado el 24 de agosto de 2006 .
- ^ "Morning Glory" . Archivado desde el original el 25 de agosto de 2006 . Consultado el 27 de septiembre de 2006 .
- ^ [Informe sobre el uso del levantamiento de olas por aves por el Instituto de Ecología de los Países Bajos]
- ^ Bradbury, Tom (2000). Meteorología y vuelo: Guía del piloto sobre el tiempo (vuelo y vuelo sin motor) . A & C Negro . ISBN 0-7136-4226-2.
- ^ Reichmann, Helmut (2005). Streckensegelflug . Motorbuch Verlag. ISBN 3-613-02479-9.