dijous, de setembre 18, 2008

La tragèdia dels "flaps"

La noticia dramàtica d’aquest estiu ha sigut el tràgic accident del vol JK5022 de Spanair a Barajas. Sembla que la nau no va aconseguir enlairar-se i es va estavellar amb les conseqüències que hem pogut veure una vegada i altra a les notícies. Per això, durant molts dies hem anat sentint un seguit d'hipòtesis per explicar que va causar l’accident. I ara com ara sembla que en el punt de mira es troben els “flaps”.

La primera qüestió pels que no som enginyers no seria tant que són els flaps sinó... com coi s’ho fa un avió per volar?

Doncs la resposta relaciona un físic-matemàtic holandès, els gols que es fan en xutar un corner i la forma del perfil de les ales de l’avió.

Comencem amb el futbol. Algunes vegades, jugadors molt bons podien marcar un gol directament en xutar un córner. La pilota surt amb efecte i segueix una trajectòria corba en lloc de recta que l’envia directa a dins la porteria. Fa temps que no veig gols d’aquests, però aquí hi ha un recull (i l’últim és increïble).

En tot cas, si ho pensem un moment aquesta trajectòria de la pilota requereix una explicació. La clau és fer que mentre es mou vagi girant (que tingui “efecte”), igual que passa també en el tennis o el beisbol, però per quin motiu això fa que la trajectòria sigui corba?

Doncs la resposta ja l’havia donat en Daniel Bernoulli al segle XVIII. Entre les moltes coses que va fer es va dedicar a estudiar els moviments dels fluids i, en una cèlebre equació, va poder descriure el que passa quan un fluid es mou.

Resumint-ho molt (disculpes als físics per les simplificacions) ve a dir que a mida que la velocitat d’un fluid augmenta, la pressió que fa sobre la superfície al llarg de la que es mou va disminuint.

Per això, si la pilota gira, un dels costats es mourà respecte de l’aire més de pressa que l’altre costat, per tant hi haurà més pressió en una banda que no pas a l’altra, i aquesta diferencia de pressió és la que empeny la pilota en la direcció que el jugador volia.

Doncs en els avions passa el mateix. Tota la gràcia està en el perfil de les ales dels avions. Si les mireu notareu que no són iguals per dalt que per baix. Mentre que per baix són gairebé rectes, per dalt tenen una certa curvatura.

Això fa que l’aire a través del que es mouen passi més de pressa per sobre de l’ala que no pas per sota. I com que passa més de pressa, segons el principi de Bernoullli, hi haurà menys pressió a dalt de l’ala que a baix. Quan l’avió va prou de pressa aquesta diferència de pressió fa que l’avió sigui, literalment, aspirat cap a dalt.

La clau és simplement que la nau vagi prou de pressa, i que la superfície de l’ala sigui prou gran com per generar el gradient de pressions necessari per enlairar-se.

I aquí hi ha un petit problema. Quan els avions van volant es mouen molt de pressa i no hi ha cap problema, però al moment d’enlairar-se encara estan guanyant velocitat i tot just arriben a la mínima necessària per començar a ascendir. Es poden fer pistes molt més llargues de manera que puguin accelerar encara més, o bé es pot fer que les ales siguin més amples per tal que la superfície on es produeix aquesta diferència de pressió sigui més important.

Doncs justament això és el que fan els “flaps”. Quan agafeu un avió podeu mirar el que passa a les ales en l'enlairament. Una part de l’ala es desplega per la part del darrera i cap avall. El resultat és que l’avió sembla tenir unes ales molt més amples i la força ascensional augmenta sense que calgui accelerar tant.

Però un cop ja és a l’aire pot agafar més velocitat i aquest excés de superfície ja no cal, de manera que els flaps es guarden fins que arriba el moment d’aterrar. Aleshores la nau va reduint la velocitat i, de nou, necessitarà més superfície per mantenir-se a l’aire amb menor velocitat. Un altre cop treuen els flaps fins que la nau ja és a terra.

I sembla que aquest podria haver sigut el problema a l’accident de Barajas. Els pilots creien que tenien els flaps desplegats, però en realitat no ho estaven. De fet, l’avió potser podria haver-se enlairat sense flaps, però hauria necessitat agafar més velocitat, accelerant fins al final del tot de la pista. En tot cas, i per desgràcia, això els pilots no ho van notar fins que ja era massa tard.

5 comentaris :

Carquinyol ha dit...

Quan passen desgràcies d'aquestes estaria bé que es dediquessin a fer explicacions com la que acabes de fer i no pas a ensenyar-nos el dolor dels familiars a totes hores, la veritat.

Alepsi ha dit...

Buffff... això dels avions jo crec que té intrigada a mitja humanitat... és que mira que són grans els trastos, eh?

fcasarra ha dit...

Hola Centpeus,

No es del tot cert que l'efecte Bernoulli sigui el responsable de que volin els avions, l'angle d'atac o inclinació de les ales té un paper molt important, que es el de desviar l'aire cap avall i per la llei de Newton de acció i reacció l'avió resulta empés cap amunt.

Recomanar a tots els que vulguin una explicació precisa peró molt entenedora y divertida el blog de la Lydia alias "la urraca Juan de la Cuerva".

Veure els post:
"¿Por qué vuelan los aviones?"
http://juandelacuerva.blogspot.com/2007/01/por-qu-vuelan-los-aviones-de-verdad-de.html
i "Maniobras y acrobacias"
http://juandelacuerva.blogspot.com/2007/05/maniobras-y-acrobacias.html

Encara que tot el blog es molt recomenable i fácil d'entendre.

Sònia FR ha dit...

Per fi algú que ho explica bé :P. La paraula flaps surt a tot arreu, però pocs periodistes han donat una explicació detallada. Prefereixen anar cap al morbo abans d'anar cap a les explicacions tècniques.

Dan ha dit...

carquinyol. Home, algun diari si que ho explicava. Però sobretot es que ens agrada sentir-nos esgarrifats amb el dolor dels altres. I això fa vendre, ells ho saben.

alepsi. Que si son grans? Quan ets dins un 747 sembla impossible que allò tant enorme es pugui enlairar! (Però sempre ho fan)

fcasara. Valeeee. Ja deia que estava simplificant molt. A mes de Bernoulli (que si que hi té un paper) també hi ha altres efectes. Distribució de turbulències, angles d'atac, i un grapat de forces que estan actuant.

sònia fr. És que el morbo ens agrada als humans...