M7 Locomoción Aérea

Tópico

El vuelo activo, batiendo las alas, es exclusivo entre los mamíferos de los murciélagos, cuyas alas membranosas —los patagios— son extremadamente deformables en comparación con las alas rígidas de otros voladores.

El vuelo activo de estas alas combina dos condiciones aerodinámicas: la sustentación que generan las alas debe igualar exactamente el peso del murciélago para que el vuelo se mantenga nivelado, sin subir ni bajar, y el empuje que producen debe igualar exactamente la resistencia del aire para que la velocidad se mantenga constante.

La potencia mecánica total que el murciélago necesita desarrollar para sostener ese vuelo nivelado no es la misma a todas las velocidades: alcanza un mínimo en una velocidad óptima determinada y aumenta tanto por debajo como por encima de ella, dibujando una curva en forma de U. Esto ocurre porque la resistencia del aire que actúa directamente sobre el cuerpo y las alas crece con el cubo de la velocidad, mientras que la resistencia adicional asociada a generar la propia sustentación disminuye a medida que aumenta la velocidad; a baja velocidad domina esta segunda resistencia, y a alta velocidad domina la primera.

El vuelo de los murciélagos ocurre dentro de un régimen particular del flujo de aire alrededor del ala: un número adimensional que compara la importancia de las fuerzas inerciales del aire frente a las fuerzas viscosas toma, en el vuelo de murciélagos, valores de un orden de magnitud entre diez mil y cien mil, un rango en el que los efectos viscosos y los efectos inerciales del aire resultan comparables entre sí, ninguno domina claramente sobre el otro.

Precisamente porque sus alas son tan deformables, los murciélagos pueden modular activamente la forma del ala durante cada batida, algo que un ala rígida convencional no puede hacer: esa modulación activa les permite aprovechar vórtices que se forman sobre el borde delantero del ala en cada batida, vórtices que aportan sustentación adicional y que no llegan a formarse sobre las alas rígidas de otros voladores.

La frecuencia con la que el murciélago bate las alas tiene también un valor óptimo, que coincide con la frecuencia de resonancia natural de su propio sistema muscular y esquelético: batir las alas cerca de esa frecuencia de resonancia es lo que permite sostener el vuelo con el menor gasto muscular activo posible.

Los patagios mencionados al comienzo, en otros mamíferos que no baten activamente las alas, cumplen una función distinta: en las ardillas voladoras, esa misma membrana funciona como un ala ancha y corta que permite planear entre un árbol y otro sin batir en absoluto, sosteniéndose únicamente en el aire que fluye sobre ella durante el descenso.

Qué tan lejos logra avanzar horizontalmente el animal por cada metro que desciende durante el planeo queda determinado por la relación de planeo: el cociente entre la sustentación que genera la membrana y la resistencia del aire que esta misma membrana produce al planear. Las ardillas voladoras alcanzan relaciones de planeo de entre dos y cinco metros de avance horizontal por cada metro de descenso, mientras que los murciélagos que también planean, con sus alas membranosas más eficientes aerodinámicamente, alcanzan relaciones de entre seis y diez, recorriendo mucha más distancia horizontal por cada metro que pierden de altura.

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