Uno de los requisitos para las máquinas voladoras más pesadas que el aire es una estructura que combine resistencia con peso ligero. Esto es cierto tanto para las aves como para los aviones. Las aves tienen muchas características físicas, además de alas, que trabajan juntas para permitirles volar. Necesitan estructuras ligeras, aerodinámicas y rígidas para volar. Las cuatro fuerzas de vuelo – peso, elevación, arrastre y empuje-afectan el vuelo de las aves.

Las características físicas

Las aves voladoras tienen:

• plumas ligeras y lisas – esto reduce las fuerzas del peso y el arrastre
• un pico, en lugar de mandíbulas y dientes óseos pesados – esto reduce la fuerza del peso
• un esternón agrandado llamado esternón para la fijación muscular de vuelo – esto ayuda con la fuerza del empuje
• huesos ligeros – los huesos de un pájaro son básicamente huecos con sacos de aire y piezas cruzadas finas y diminutas para fortalecer los huesos – esto reduce la fuerza del peso
• un esqueleto rígido para proporcionar accesorios firmes para músculos de vuelo potentes, esto ayuda con la fuerza de empuje
• a cuerpo aerodinámico: esto ayuda a reducir la fuerza de arrastre
• alas: permiten la fuerza de elevación.

Alas

La forma del ala de un pájaro es importante para producir elevación. La mayor velocidad sobre un área de ala curva y más grande crea una trayectoria de aire más larga. Esto significa que el aire se mueve más rápidamente sobre la superficie superior del ala, reduciendo la presión de aire en la parte superior del ala y creando elevación. Además, el ángulo del ala (inclinado) desvía el aire hacia abajo, causando una fuerza de reacción en la dirección opuesta y creando elevación.

Las alas más grandes producen mayor elevación que las alas más pequeñas. Por lo tanto, las aves con alas más pequeñas (y los aviones) necesitan volar más rápido para mantener la misma elevación que las que tienen alas más grandes.

La carga de alas le indica qué tan rápido debe volar un pájaro o avión para poder mantener la elevación: carga de alas = peso/área de ala (kilogramos por metro cuadrado).

Un número de carga de ala más pequeño significa que el pájaro / avión puede volar más lentamente mientras mantiene la elevación y es más maniobrable.

Planeo

Cuando un pájaro está planeando, no tiene que hacer ningún trabajo. Las alas se extienden a un lado del cuerpo y no se aletean. A medida que las alas se mueven a través del aire, se mantienen en un ligero ángulo, que desvía el aire hacia abajo y provoca una reacción en la dirección opuesta, que es la elevación. Pero también hay resistencia al arrastre (resistencia al aire) en el cuerpo del pájaro, por lo que de vez en cuando, el pájaro tiene que inclinarse hacia adelante y hacer una ligera inmersión para que pueda mantener la velocidad hacia adelante.

Vuelo elevado

El vuelo elevado es un tipo especial de planeo en el que el pájaro vuela en una corriente de aire ascendente (llamada térmica). Debido a que el aire se eleva, el pájaro puede mantener su altura en relación con el suelo. El albatros utiliza este tipo de vuelo para apoyar sus viajes de varios años en el mar.

Aleteo

Aleteo de las alas de las aves con un movimiento hacia arriba y hacia abajo. Esto los impulsa hacia adelante. Toda la envergadura tiene que estar en el ángulo de ataque correcto, lo que significa que las alas tienen que girar (y hacerlo automáticamente) con cada golpe hacia abajo para mantenerse alineadas con la dirección de desplazamiento.

El ala de un pájaro produce elevación y empuje durante la bajada. El aire se desvía hacia abajo y también hacia atrás. El ave reduce su ángulo de ataque y pliega parcialmente sus alas en el trazo hacia arriba para que pase por el aire con la menor resistencia posible. La parte interior del ala tiene muy poco movimiento y puede proporcionar elevación de una manera similar a la del planeo.

Obtención de empuje

Las aves obtienen empuje usando sus músculos fuertes y aleteando sus alas. Algunas aves pueden usar la gravedad (por ejemplo, saltar de un árbol) para darles empuje hacia adelante para volar. Otros pueden usar un despegue corriendo desde el suelo.

Diferentes habilidades de vuelo

Diferentes aves tienen diferentes características adaptativas para satisfacer sus necesidades de vuelo:

• Algunas aves son pequeñas y pueden manipular sus alas y cola para maniobrar fácilmente, como la cola de abanico (pīwakawaka).
• El halcón, con su gran envergadura, es capaz de volar y volar.
• Los alcatraces y las aves marinas están optimizados para bucear a alta velocidad en el océano en busca de peces.
• Los Godwits, aunque pequeños, están equipados para volar largas distancias.