El empuje se designa convencionalmente como la fuerza en la dirección horizontal producida por los motores para superar el arrastre ,
La elevación se designa convencionalmente como la fuerza en la dirección vertical producida por las alas para vencer la fuerza descendente de la gravedad .
El diseño del ala es tal que las cargas críticas en el ala son la fuerza vertical: elevación , y la forma resultante del ala es tan masiva en la dirección horizontal que es intrascendente para las fuerzas de empuje. Eso significa que, si diseña la estructura del ala para acomodar la sustentación , se ocupará automáticamente de la fuerza de empuje sobre las alas.
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Si asumimos un vuelo nivelado, entonces
Levantamiento = Gravedad
Y si también asumimos una velocidad aérea constante, entonces
Empuje = Arrastrar
Si bien, en teoría, la fuerza de la gravedad disminuye con la altitud, la diferencia entre 10 metros y 100 metros de altitud es tan pequeña que puede ser insignificante. De hecho, incluso a 1000 metros, o 10,000 metros, la diferencia en la fuerza de gravedad a 10 metros sigue siendo muy pequeña.
Y aunque en teoría la densidad del aire disminuye con la altitud, y cuanto menos denso es el aire, menor es la fuerza de arrastre . La diferencia en la densidad del aire entre 10 metros y 100 metros de altitud también es tan pequeña que puede ser insignificante. Sin embargo, a los 1000 metros comienza a ser significativo, y a los 10,000 metros se pronuncia.
Ahora es cierto que el empuje produce elevación y arrastre a medida que el empuje mueve el avión por el aire. Y también es cierto que Drag tiene dos componentes: arrastre inducido y arrastre parásito .
La resistencia parasitaria es la fuerza producida por el área frontal del avión que golpea el viento relativo y la fricción del aire que se mueve sobre la piel del avión. La resistencia parasitaria aumenta exponencialmente a medida que aumenta la velocidad del avión. La resistencia parasitaria disminuye con la altitud porque el aire es menos denso en la altitud, menos moléculas de aire para empujar a un lado o crear fricción en la piel. Sin embargo, la diferencia en la resistencia parasitaria entre 10 y 100 metros no es significativa.
La resistencia inducida es la fuerza producida por el avión en cualquier ángulo de ataque mayor que cero. Cuanto más lento vuela el avión en vuelo nivelado, mayor debe ser el ángulo de ataque y mayor es la resistencia inducida. Y también, cuanto más alto vuela el avión a la misma velocidad, mayor será el ángulo de ataque (y, por lo tanto, mayor arrastre inducido) para compensar la menor densidad del aire.
El efecto suelo es la condición de vuelo donde la proximidad al suelo (dentro de una envergadura) reduce significativamente la cantidad de elevación requerida para volar el avión del suelo. A 100 metros de altitud sobre el suelo, la mayoría de los aviones estarían fuera del efecto del suelo.
Sin embargo, a 10 metros de altitud sobre el suelo, muchos aviones tendrían algún efecto sobre el suelo, lo que significa que podrían volar en efecto sobre el suelo con un ángulo de ataque menor que el efecto fuera del suelo a 100 metros. Y un ángulo de ataque reducido produce una resistencia inducida más baja.