Las alas de las tijeretas

Las tijeretas son pequeños insectos inofensivos cuyas alas tienen unas propiedades extraordinarias que han suscitado un creciente interés en la comunidad científica y tecnológica. El sistema que utilizan para plegar y desplegar sus alas es un claro referente para cualquier fabricante de aparatos de geometría variable.

Cuando las tijeretas no vuelan sus alas están plegadas. Sin apenas hacer fuerza y con gran rapidez son capaces de desplegar las alas, vuelan y cuando ya no las necesitan, con la misma velocidad y economía energética, las recogen. Del estudio de las alas desplegadas se deduce que su forma no se ha podido conseguir siguiendo una secuencia papirofléxica como en un ejercicio de origami en el que se desdobla papel que es plano y rígido. Las delgadas varillas que limitan los elementos de la superficie de las alas deben estirarse o encogerse y someterse a torsiones durante el despliegue para alcanzar el estado final y lo mismo ocurre cuando se pliegan. Esto quiere decir que en el plegado y desplegado hay varillas que liberan energía, en tanto que otras la absorben hasta que se llega al final del proceso. Pero la tijereta no hace ningún esfuerzo mientras las alas pasan de un estado a otro ya que su estructura tan solo es estable en esos dos estados. Una pequeña variación de la geometría desde la posición de equilibrio (plegado o desplegado) desencadena la secuencia que llevará al ala a la otra posición de equilibrio (desplegado o plegado). No es necesaria la aplicación de ninguna fuerza para mantener el ala en las posiciones estables. En un trabajo conjunto, las universidades de Purdue y Zurich, han modelizado en 4D los movimientos de plegado y desplegado de las alas de las tijeretas.

Este tipo de estructuras, con dos o más configuraciones geométricas estables, tiene interés para la fabricación de objetos que habitualmente guardamos plegados como una tienda de campaña, un paraguas o un stent (aparato que se usa en medicina para corregir estrechamientos en los vasos sanguíneos). Si somos capaces de construirlos con una estructura similar a la de las alas de la tijereta, nos bastaría aplicar una pequeña fuerza para abrirlos o cerrarlos. Incluso hay gente que piensa que servirían también en aplicaciones aeronáuticas para resolver problemas que plantean los aviones de geometría variable.

La forma idónea de un ala, desde un punto de vista aerodinámico, depende del tipo de vuelo que realice el avión. Cambiar su forma en todo momento para adoptar la más eficiente, en función de las características del vuelo, es el objetivo de las alas de geometría variable. Desde hace muchos años se han construido prototipos de avión, sobre todo militares, con alas de estas características. Durante los últimos cinco años tanto NASA como la Unión Europea han financiado proyectos civiles de investigación para el desarrollo de alas de geometría variable. Este año, Airbus ha hecho pruebas en un avión demostrador, C 295 FTB2, con una configuración de ala con geometría semi-variable (semi-morphing) y el próximo año pretende experimentar con un Cessna Citation VII el funcionamiento de un ala de geometría variable automática.   

Sin embargo, los trabajos de desarrollo en el campo aeronáutico para la construcción de aeronaves de geometría variable no parecen inspirarse en las alas de las tijeretas. Las aves son grandes expertas en variar la forma del cuerpo y las alas para optimizar el vuelo y tampoco utilizan estructuras biestables. Todo apunta a que el empleo de esta tecnología en voladores de cierto peso no es factible, pero es sorprendente la variedad de recursos que emplea la naturaleza para adaptarse al medio y lo mucho que podemos aprender de su larguísima experiencia.

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