Alas volantes

Vought_V-173

Vought V-173

 

Charles H. Zimmerman un experto en aerodinámica estadounidense ganó el concurso de diseño del Comité Nacional para el Asesoramiento Aeronáutico (NACA), de 1933, con un avión con forma de disco. El Comité consideró que el aparato era “demasiado avanzado” por lo que decidió no invertir más dinero en el desarrollo. El ingeniero siguió trabajando por su cuenta, construyó modelos a escala reducida y en 1938 obtuvo una patente. Se asoció con el grupo empresarial Vought y presentó una oferta a la Marina de Estados Unidos para producir este avión que se denominaría Vought V-173.

Su extraña forma le valió el apodo de “Pastel volante”. Las dos hélices de más de cinco metros de diámetro obligan a que las patas delanteras del tren de aterrizaje se alarguen hasta el punto de que sobre el suelo, la “tarta”, esté inclinada unos 22 grados y el piloto tenga que mirar por debajo de sus pies para no salirse de la pista de despegue.

Sin embargo, el avión gozaba de algunas propiedades que lo hacían muy útil para las misiones que la Marina de Estados Unidos le había encomendado, cuando encargó su construcción en el año 1940. El aparato iría a bordo de cruceros o buques de carga para defenderlos de los ataques de los “kamikazes” japoneses y era preciso que despegara con una carrera muy corta. Tan corta que con 25 nudos de viento el “pastel” se levantaba así que bastaba con que el buque pudiese alcanzar esa velocidad para que los “pasteles” protectores levitasen y fuera necesario hacerlos firmes con cabos a la cubierta.

La estructura del aparato era de madera y el recubrimiento de tela de algodón cosida a mano, para lo que hacía falta un ejército de costureros. El prototipo llegó a realizar unos 190 vuelos con más de 130 horas en el aire. El famoso aviador Charles Lindbergh fue uno de sus pilotos durante las pruebas. Cuando la Marina decidió fabricar las unidades de serie las encargó de mayor tamaño, metálicas y con motores más potentes. Se construyeron dos XF5U-1 experimentales, que así se llamó a la versión operativa del invento de Zimmerman, y en 1947 cuando comenzaron las pruebas de vuelo, finalizada ya la segunda guerra mundial, el proyecto se canceló. Los aviones se almacenaron durante un par de años y luego fueron destruidos.

Este avión puede parecer muy raro y de hecho lo es, pertenece a un tipo de aeronaves que se suelen llamar de “ala volante”, de los que hay algunas variaciones. El primer diseño de “ala volante” lo esbozaron dos franceses en 1876, Pénaud y Gauchot, que patentaron una máquina de volar de planta elíptica, con dos hélices en la parte frontal del aparato. Hasta cierto punto se parecía a la máquina de Zimmerman.

Alphonse Pénaud fue un gran ingeniero que en 1871 hizo una demostración a un grupo de sesudos expertos de la Sociedad de Navegación Aérea francesa con un modelo de aeroplano, a escala reducida, en el jardín de las Tullerías. Su avioncito era una varilla de madera de unos 50 centímetros, alas y cola sujetas a la varilla, propulsado por una hélice que se movía con una goma enroscada. Pénaud demostró la forma de construir una aeronave que fuera naturalmente estable. Cuando su avioncito tendía a meter el morro, el plano de cola- calado con un ángulo de ataque negativo- generaba mayor sustentación y corregía el picado; lo contrario ocurría cuando el modelo encabritaba. De una forma sencilla, el genial Pénaud, demostró a sus colegas cómo había que disponer el plano de cola de un aeroplano para conseguir que su vuelo longitudinal resultara estable. Aquél demostrador, Pénaud, lo bautizó con el nombre de Planophore.

Como era un visionario, el francés se asoció con su mecánico, Gauchot, para diseñar una aeronave completamente revolucionaria, un “ala volante”, que nunca llegaron a construir y que con toda seguridad, de haberlo hecho, tampoco hubiese conseguido volar. Penáud buscó socios para financiar su diseño, no los consiguió y su proyecto fue muy criticado, incluso ridiculizado, hasta el punto de que al joven y brillante ingeniero le sobrevino una crisis y se suicidó cuando aún no había cumplido los 30 años.

Un ala volante es un avión sin cola en el que el fuselaje y el ala se confunden, de forma que toda la superficie del aparato sirve para proporcionar sustentación. Se parece más a los pájaros que a un aeroplano convencional que consta de alas, dos planos o timones de control en la cola, uno vertical y otro horizontal y un fuselaje en donde se aloja la carga útil o de pago. Los pájaros no tienen timones de cola, por lo que es evidente que estos apéndices no son imprescindibles para volar. El problema que plantean las “alas volantes” tiene que ver con la estabilidad. Es más difícil conseguir, con estos dispositivos, que cualquier desviación sobre la actitud de equilibrio en vuelo se corrija automáticamente que con una configuración tradicional de alas con planos de control en la cola, o el morro. Las alas volantes no son configuraciones muy estables.

Los pájaros pueden adaptarse a cualquier condición de vuelo gracias a la facilidad que tienen para cambiar la forma de su cuerpo, extender, plegar o cambiar el ángulo de ataque de las alas, abrir las plumas rémiges y desplegar o recoger las patas. Sin embargo, los aviones no son capaces de efectuar todas esas operaciones; sus sistemas aerodinámicos de control son mucho más limitados.

A pesar de todas estas dificultades, desde que Pégaud diseño su “ala volante” hasta nuestros días, pasando por el V-173 de Zimmerman, los ingenieros han diseñado una gran variedad de aeronaves que podríamos caracterizar como “alas volantes”, aunque a partir de ese concepto se han introducido muchas variaciones y es difícil formular una definición genérica que encuadre a todas ellas. Casi ninguno de estos aviones ha pasado la frontera del mundo de la experimentación.

YB-49

YB-49

A veces se dice que las alas volantes ofrecen más resistencia al avance que los aviones convencionales y que su gran ventaja estriba en que pueden volar con ángulos de ataque más grandes, con lo que su sustentación es mayor. En realidad tampoco tiene que ser exactamente así.

Jack Northrop, un excelente ingeniero y gran entusiasta de las alas volantes desde los años 1920, impulsó hasta el fin de su vida el desarrollo de este tipo de aeronaves. El avión YB-49, cuyo diseño inicial fue de Northrop, no tenía la forma de “tarta” del V-173, porque se concibió como un avión de bombardeo. Con mayor envergadura, la relación entre sustentación y resistencia era muy superior a la del Vought de la Marina.

Sin embargo el YB-49 corrió una suerte parecida a la del V-173. De 1948 a 1950, año en que se canceló el programa, se perdieron los dos prototipos; el primero por un fallo estructural en vuelo, que costó la vida a cinco tripulantes, y el segundo al romperse el tren de aterrizaje cuando rodaba por la pista a gran velocidad. El YB-49, como todas las alas volantes, era un avión inestable y difícil de controlar.

Over the Pacific

Northrop-Grumman B-2

A partir de 1970, cuando se introdujeron a bordo potentes ordenadores, que facilitaron la tarea del control, el concepto de ala volante volvió a resurgir con fuerza. Poco antes de morir, Jack Northrop, pudo contemplar todavía en su silla de ruedas, en 1980, la maqueta del avión Northrop-Grumman B-2, cuyo primer vuelo tuvo lugar en 1989 y del que se fabricaron 21 unidades para la Fuerza Aérea estadounidense.

Está claro que los militares consumen casi cualquier tipo de engendro capaz de volar, la cuestión es si estos artefactos tienen alguna utilidad para la aviación civil. Desde no hace mucho tiempo existe un gran interés por los “blended wing body” (BWB), que en castellano podríamos denominar como aeronaves de “fuselaje integrado”, aunque para no complicar más las cosas los llamaré BWB. Como su nombre indica, el fuselaje de estos aviones se confunde con el ala y todo el cuerpo del aparato está diseñado para producir sustentación. No difieren gran cosa de lo que siempre se ha llamado “alas volantes”. La ventaja de los BWB es que son más eficientes que los aeroplanos convencionales ya que el fuselaje deja de ser un peso muerto a transportar al servir como ala. La mayor eficiencia se ha estimado en una cifra del orden del 20%.

Blended_Wing_Concept_Art

Composición artística de Neill Blomkamp and Simon van de Lagemaat

La revista Popular Science publicó un artículo en el que se especulaba que la respuesta de Boeing al gigantesco avión A-380 de Airbus era otra monstruosa aeronave, el B-797, con capacidad para unos 1000 pasajeros. Desde hace años han circulado numerosos comentarios con fotos del nuevo avión y notas al respecto. Boeing ha desmentido en numerosas ocasiones la noticia que es obviamente falsa.

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X-48C

En la actualidad la NASA investiga la posible utilización de los BWB para prestar servicios en líneas aéreas comerciales. Boeing ha desarrollado un modelo de BWB controlado remotamente, de unos 6 metros de envergadura, cuya tercera versión, el X-48C, completó una serie de vuelos de prueba en abril de 2013.

Las posibles ventajas en cuanto a reducción de ruido y mayor eficiencia de los BWB en aplicaciones comerciales son lo suficiente atractivas como para proseguir esta línea de investigación. Se dice que para que los BWD fueran verdaderamente efectivos tendrían que ser muy grandes, con más de 700 pasajeros y que este segmento de aeronaves es un mercado decreciente de cara al futuro; también que, en comparación con los actuales diseños, los interiores no dispondrían de tantas ventanas y que las líneas aéreas no aceptarían cambios tan radicales.

Es muy posible que todo lo anterior sea cierto, pero cabría pensar en soluciones intermedias, es decir una evolución de los diseños actuales hacia formas en las que los fuselajes aportaran sustentación de manera efectiva durante el vuelo.

En cualquier caso, la fealdad del diseño de Zimmerman estaba justificada.

 

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