Sustentación

Flujo al lo largo de un perfil alar : los puntos se mueven con el flujo. Observar que las velocidades son mucho mayores en la superficie superior (extradós) que en la inferior (intradós) . Los puntos negros están en función de la escala de tiempo, y se separan a partir del borde de ataque. Perfil Kármán–Trefftz , con valores μx = –0.08, μy = +0.08 y n = 1.94. Angulo de ataque 8°, flujo potencial.

Fuerzas que actúan sobre un perfil, Mostrando la Sustentación oponiéndose al peso, y el impulso o tracción oponiéndose a la resistencia aerodinámica

La sustentación es la fuerza generada sobre un cuerpo que se desplaza a través de un fluido, de dirección perpendicular a la de la velocidad de la corriente incidente. La aplicación más conocida es la del ala , de un ave o un avión, superficie generada por un perfil alar.

Como con otras fuerzas aerodinámicas, en la práctica se utilizan coeficientes adimensionales que representan la efectividad de la forma de un cuerpo para producir sustentación y se usan para facilitar los cálculos y los diseños.

El modelo matemático de la fuerza de sustentación es:

donde:

• L es la fuerza de sustentación en newtons.
• ρ es la densidad del fluido, en kg/m³.
• V es la velocidad, en m/s.
• A es el área de referencia del cuerpo (también llamado "superficie alar"), representado por m².
• C_L es el coeficiente de sustentación. Como el resto de coeficientes aerodinámicos, es adimensional. Este coeficiente se halla experimentalmente de acuerdo a:

En aerodinámica

Ejemplo de gráfica coeficiente de sustentación-ángulo de ataque.El punto más alto de la curva corresponde a la sustentación máxima, a partir del cual el aumento del ángulo de ataque produce una disminución en la sustentación, siendo el peso mayor que la misma con lo que la aeronave deja de volar

Es la principal fuerza que permite que una aeronave con alas se mantenga en vuelo. Ésta, al ser mayor que el peso total de la aeronave, le permite despegar.

Para la sustentación se utiliza la notación L, del término inglés lift o sustentaciòn en español, y C_L para el coeficiente de sustentación, el cual siempre se busca sea lo mayor posible.

Además, la sustentación, y en consecuencia, su coeficiente, dependen directamente del ángulo de ataque, aumentando según aumenta éste hasta llegar a un punto máximo o a un ángulo de ataque crítico, después del cual el flujo de aire que pasa sobre el extradós (superficie del ala), no logra recorrer en su totalidad y mantenerse adherido al perfil aerodinámico, dando lugar a la entrada en pérdida (stall, en inglés) exisitiendo así los dispositivos de hipersustentacion como los slots y slats para continuar con la diferencia de presiones y por lo tanto con la sustentacion.

En automovilismo

Para la sustentación se utiliza la notación F_z, y C_z para el coeficiente de sustentación, ya que esta fuerza actúa paralelamente al eje OZ del triedro de referencia que se asocia al vehículo.

Para poder comparar directamente la sustentación que producen dos vehículos en las mismas condiciones, se utiliza el coeficiente SC_z, exactamente por los mismos motivos que en el caso de la resistencia aerodinámica.

En los vehículos de calle no se suele tener en cuenta ni aprovechar la sustentación e incluso puede haber un pequeño coeficiente positivo. .. En muchos tipos de vehículos de competición, como pueden ser los de la Fórmula 1, ocurre todo lo contrario, buscándose que sea negativo; es decir, que el vehículo sea empujado hacia el suelo, con el objetivo de obtener un mejor agarre o apoyo aerodinámico, mediante superficies como alerones o el aprovechamiento del fondo plano.
Además, en algunos de estos vehículos, dependiendo entre otras cosas de la distribución de masas y del tipo de tracción, se buscan apoyos aerodinámicos diferentes para cada eje, por lo que puede haber un coeficiente diferente asociado a cada uno de ellos.

Véase también

• Capa límite
• Resistencia aerodinámica
• Efecto suelo
• Efecto Venturi
• Vorticidad