La esquina del ataud (la alternativa del diablo)

Con el sugerente nombre del título se designa una región de la atmósfera, o mejor dicho, unas determinadas condiciones ambientales de presión, temperatura y densidad que dificultan el vuelo de los aviones comerciales actuales. En estas condiciones la velocidad de entrada en pérdida (stall) se iguala a la velocidad del sonido, con lo que el piloto se encuentra en una situación comprometida porque es difícil mantener el avión en vuelo estable.

Notas personales de un piloto: blogdetitobonifaz
Una teoría del posible accidente de Air France: Teoría del accidente de Air France

Antes de seguir adelante repasemos algunos conceptos básicos. La velocidad de entrada en pérdida es la velocidad mínima requerida para mantener el avión en vuelo. A medida que aumenta la altura, disminuye la densidad del aire y se necesita volar a más velocidad para mantener la misma sustentación. Por esta misma razón también se incrementa la velocidad de entrada en pérdida. Si se vuela cerca de la misma, cualquier perturbación que provoque una reducción de velocidad dará lugar a una entrada en pérdida con desplome del avión si no se actúa antes. Ver figura 1, para los fundamentos teóricos.

Por otro lado, a altas velocidades la indicación del nº de Mach, que es la relación entre la velocidad respecto al aire y la velocidad del sonido, es más útil que la indicación de velocidad. Un nº de Mach igual a 1 indica que ambas velocidades son idénticas. Se llama nº de Mach crítico a aquel para el cual en nº de Mach sobre el ala se hace igual a la unidad. A tal velocidad se forman ondas de choque en el aire que pasa sobre el ala incrementándose grandemente la resistencia aerodinámica o cambiando de lugar el centro de presión, dando lugar a una aptitud de “morro abajo”. Ver figura 2.

Con lo visto anteriormente y las ecuaciones (a) y (b) podemos calcular a la altura que se presenta este fenómeno. En el gráfico de la figura 3 se muestran los resultados obtenidos. Para estos cálculos se ha empleado un CLmax = 1,2 y una carga alar, W/S, de 7000 N/m2 típicos de un avión de transporte actual. Los datos de densidad y temperatura son los de la atmósfera estándar.

La figura 3 representa la envolvente del vuelo con dos curvas que representan los límites de velocidad y altitud. La curva de la izquierda representa la velocidad de entrada en pérdida, que se incrementa con la altitud. La curva de la derecha, la velocidad correspondiente al nº de Mach crítico, que disminuyen con la altitud. Ambas curvas se cortan en un punto en la parte superior. Este punto es lo que se conoce como rincón o esquina del ataúd, coffin corner en términos anglosajones. En éste punto, pequeños cambios pondrían al avión en una situación comprometida, por ejemplo, un giro podría hacer que el ala interior entrara en pérdida, mientas que la exterior estaría en régimen supersónico.
No es necesario llegar a estas alturas para encontrarse en estas circunstancias. Cambios en las condiciones atmosféricas podrían colocar también al avión en estas situaciones. Por ello, la FAA ha publicado la Advisory Circular AC 61-107B, en la que se establecen las directrices para mejorar el entrenamiento de tripulaciones que vuelan aviones de altas prestaciones a altas velocidades.

No obstante lo anterior, existen aviones, tales como el legendario Lockheed U-2 y el más moderno Myasishchev M-55, que están diseñados para volar en estas condiciones. Ver Figuras 4 y 5. Obsérvese la gran envergadura de las alas.