Las vueltas al mundo de los aviones de Rutan

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El Voyager sobre el sur de California

 

«Yo no podía creer que lo habíamos hecho, porque nunca pensé que iba a sobrevivir. Honestamente, creí que probablemente perderíamos el avión y nuestras vidas. Hacerlo fue increíble».

El 23 de diciembre de 1986, Dick Rutan y Jeana Yeager aterrizaron en la base aérea Edwards, en California. Tras volar ininterrumpidamente, alrededor del mundo, en los tanques de combustible les quedaban alrededor de 60 litros de los más de 4 000 litros con que habían despegado de la misma base hacía ya 9 días, 3 minutos y 44 segundos. Dick Rutan siempre pensó que no saldría con vida de aquella aventura, pero no supo cómo volverse atrás después de tomar la decisión. Dick era un experto piloto, retirado de la Fuerza Aérea, con centenares de misiones de combate en su palmarés. Trabajaba en la empresa fundada por su hermano Burt, como jefe de pilotos de pruebas y de producción. Los dos Rutan, desde que nacieron, solamente pensaban en los aviones, Dick se hizo militar y Burt ingeniero. La idea de dar la vuelta al mundo surgió en un café, mientras Burt garabateaba un extraño avión en una servilleta con el que, según él, podría circunvalarse la Tierra. Jeana Yeager y Dick dijeron que ellos se encargarían de volarlo. Tardaron cuatro años en conseguir el dinero y fabricar el Voyager, un extraño aparato de fibra de carbono; un material la mitad de pesado que el metal y cinco veces más resistente. La configuración de la aeronave constaba de un fuselaje central, dos depósitos fusiformes separados del fuselaje, a los lados, con dos timones verticales al final de cada uno de ellos y que soportaban un timón de profundidad en el morro tipo canard y las alas cuya envergadura alcanzaba los 33,8 metros. Llevaba dos motores, en el fuselaje, uno en el morro y otro en la parte posterior, aunque estaba previsto que en crucero volara con uno de ellos y que el segundo se empleara para despegar, ganar altura, o en caso de emergencia. La estructura de la aeronave, tan liviana, se deformaba mucho sobre todo cargada de combustible y en las térmicas. La flexión de las alas cambiaba las características aerodinámicas del avión y la respuesta del timón de profundidad, lo que dificultaba en gran medida el control del aparato. Para Dick, un piloto con gran experiencia, el Voyager era una bestia impredecible y salvaje que llegó a inspirarle terror y la seguridad de que jamás saldría con vida de aquella aventura. Para Jeana, el avión resultó ser una máquina excesivamente complicada. Los dos se habían conocido en 1980 y cuando decidieron hacer juntos el viaje, en el restaurante que Burt Rutan esbozó el Voyager, mantenían una relación de pareja. Jeana era una fanática de los aviones desde que obtuvo su licencia privada en 1978, cuando tenían 16 años. Dick y Jeana congeniaron muy pronto, sin embargo la experiencia del vuelo contribuyó a que su amor se desvaneciera.

Jeana Yeager, no tenía ningún parentesco con Chuck Yeager, el piloto que superó por primera vez la barrera del sonido. En realidad Chuck pensaba que el vuelo del Voyager alrededor del mundo, no suponía gran cosa ya que era algo así como fabricar un coche que llevara un depósito muy grande y conducirlo de Los Angeles a Nueva York. No fue el único aeronauta famoso que criticó la hazaña de Jeana y Dick y también hubo periodistas que les censuraron la segunda vuelta al mundo que dieron recibiendo homenajes, dando charlas y haciéndose fotos, nada más finalizar la primera a bordo del Voyager. No tiene ningún sentido pasarse más de 9 días en un diminuto cubículo, volar 40 211 kilómetros, resolver decenas de averías, enfrentarse a tifones y tormentas y casi de milagro conseguir regresar al punto de partida, para luego encerrarse en una cartuja. En cualquier aventura o logro científico o tecnológico suele haber un capítulo dedicado al espectáculo. Las dificultades que Jeana y Dick pasaron a bordo, les dio para escribir un libro y pronunciar centenares de conferencias.

Desde un punto de vista tecnológico el Voyager fue un acontecimiento extraordinario. El alcance máximo de un volador depende del porcentaje del peso de combustible, sobre su peso total, en el momento de despegue; el aeronauta francés Breguet lo demostró en los años 1920. Por lo tanto, para llegar muy lejos, es necesario construir un aparato liviano con robustez suficiente para cargar una gran cantidad de combustible. En el momento del despegue, el peso del combustible que transportaba el Voyager suponía un 77% de su peso. En un avión comercial de largo alcance, como el B 787 o el B 747, este parámetro es del orden de un 45%. Burt, el hermano de Dick, concibió un aparato excepcionalmente ligero, con materiales que con los años se incorporarían de forma progresiva a las aeronaves comerciales y tuvo que enfrentarse a los problemas de control inducidos por la aeroelasticidad. Gracias a la pericia como piloto de Dick y con el apoyo de Jeana, el avión pudo completar su difícil misión.

Para Burt Rutan el vuelo del Voyager supuso un gran espaldarazo a su nueva empresa. Ingeniero aeronáutico por la Universidad Politécnica de California, el joven Rutan empezó a trabajar para la Fuerza Aéra de Estados Unidos, en el diseño y preparación de ensayos de vuelo, en la base Edwards. En 1974 creó su propia empresa en el Mojave: la Rutan Aircraft Factory (RAF), dedicada a desarrollar aviones ligeros que pudieran construirse en casa. En 1982 fundó otra sociedad, Scaled Composites, cuyo objetivo social fue la fabricación de prototipos de aeronaves y vehículos espaciales. Desde su constitución, Scaled ha tenido un gran éxito en el desarrollo de proyectos para entidades privadas, grandes empresas aeronáuticas, la NASA y DARPA que culminarían con el diseño del Space Ship One (SS1) —la primera nave espacial desarrollada por la industria privada— que hizo su vuelo inaugural en 2004. La revista Newsweek dijo de Burt Rutan que «era el hombre responsable de más innovaciones en la aviación actual que ningún otro ingeniero vivo». En la actualidad Scaled Composites está desarrollando el avión que transportará una cápsula espacial y sus cohetes para ser lanzada desde la estratosfera (Stratolaunch); es un encargo de Vulcan Aerospace, otra empresa privada de uno de los cofundadores de Microsoft: Paul G. Allen.

Burt Rutan, fue quién diseño aquella bestia que tanto temor inspiró a su hermano, el Voyager, pero también sería responsable, años más tarde, de otra aeronave emblemática que también circunvaló el mundo: el GlobalFlyer. El avión tenía un aspecto muy similar al Voyager, pero en vez de dos motores con hélices, lo equipó con un turbofan sobre el fuselaje central. Construido con fibra de carbono, en vacío pesaba 1 678 kilogramos y su peso máximo de despegue era de 10 024 kilogramos. Con un 83% de peso de combustible sobre el total, al despegue, en 2006 el avión fue capaz de recorrer 41 467 kilómetros. Despegó en el Centro Espacial Kennedy, en Florida, dio una vuelta entera al mundo volando hacia el este y cruzó otra vez el Atlántico para aterrizar en Kent, Inglaterra. La aeronave voló con un único piloto, Steve Fossett, durante 76 horas y 45 minutos. Al aterrizaje no le faltó parte del dramatismo con que Dick Rutan sobrellevó su vuelo con el Voyager: el generador eléctrico no funcionaba, se había formado hielo dentro de la cabina que impedía que el piloto viera bien la pista, un neumático reventó en el despegue, los frenos se habían bloqueado y apenas le quedaban 91 kilogramos de combustible en los depósitos. Aun así, Fossett, ganó todos los records de distancia para aeronaves y aeróstatos.

Han sido los aviones de Burt Rutan los que consiguieron por primera vez en la historia volar alrededor del mundo, sin escalas, siguiendo una ruta comprendida entre los trópicos. Los pilotos, su hermano Dick con Jeana Yeager y Steve Fossett, convirtieron en realidad lo que de otro modo hubiera pasado inadvertido. Hay veces en las que el desarrollo tecnológico hace uso de la aventura y el espectáculo para captar la atención del público y dinero; otras veces el espectáculo se reviste de tecnología; ¿quién sabe distinguirlas?

Aviones y piratas informáticos

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A mediados de abril de 2015, un pasajero a bordo de un Boeing 737 de United Airlines, conectado en la cabina a internet, envió a través de Twitter una misiva: «¿Empezamos a jugar con los mensajes del EICAS (Sistema de Indicadores de Alerta del Motor a la Tripulación) ‘PASS OXYGEN ON’ ¿algún otro?». De este modo el supuesto pirata informático daba a entender al mundo que acababa de penetrar en los programas que gestionan el vuelo del avión en el que viajaba. El pasajero cambió de avión en Chicago y el FBI inspeccionó el asiento que había ocupado en el avión desde el que envió su inquietante mensaje. Cuando llegó a su destino final, Siracusa, los agentes federales subieron a bordo para detenerlo y embargarle el dispositivo electrónico con el que viajaba.

La compañía y el FBI sabían que el pasajero había conectado su ordenador a la caja electrónica del sistema de entretenimiento de su asiento (SEB). Los hechos tuvieron una amplia repercusión en los medios.

El protagonista del incidente se llama Chris Roberts, y es un experto estadounidense en sistemas informáticos. Roberts es el fundador de la empresa One World Labs y a principios de 2015 se había entrevistado con el FBI para discutir sobre la vulnerabilidad de los sistemas informáticos de las aeronaves comerciales. El experto informático comunicó a sus entrevistadores de la agencia gubernamental que había accedido a los sistemas de control de distintos aviones, en varias ocasiones, conectándose a las cajas electrónicas de los equipos de entretenimiento. Una vez, logró controlar a su antojo la potencia de los motores. Parece ser que entonces dijo que no volvería a hacerlo. Con anterioridad, en otros foros, Chris Roberts ha denunciado la debilidad de los sistemas informáticos de la NASA frente a potenciales intrusos. Según informó Ars Technica, en una conferencia durante la convención GrrCON de 2012, Roberts comentó a la audiencia que ocho o nueve años antes fue capaz de acceder a los sistemas de la NASA y cambiar la temperatura a bordo de la Estación Espacial Internacional.

Las líneas aéreas, los fabricantes de aeronaves y muchos expertos del mundo aeronáutico han cuestionado seriamente las reivindicaciones de Roberts. Algunos dicen que la red informática de entretenimiento a bordo no está conectada con la que gestiona el vuelo; si fuera exactamente así no podríamos ver la posición de la aeronave en las pequeñas pantallas situadas en los respaldos de los asientos de la cabina de pasaje, una imagen muy habitual en todos los aviones comerciales. El modo tradicional de proteger una red de otra a la que está conectada consiste en disponer cortafuegos o encriptar la información que intercambian. Sin embargo existen mecanismos más eficaces. En algunas aeronaves modernas la red que controla la aeronave se conecta con el sistema de entretenimiento a bordo mediante un enlace físicamente unidireccional, de forma que es imposible enviar información desde las cajas electrónicas de la cabina de vuelo a dicha red.

Sin embargo, la piratería informática en el ámbito aeronáutico se ha convertido en una cuestión de máximo interés. Los sistemas de entretenimiento a bordo no son la única puerta de acceso de un posible pirata a la red que gestiona el vuelo de una aeronave comercial. Existen canales de comunicaciones que conectan el avión con los equipos de gestión de tráfico aéreo, el fabricante del avión (que intercambia datos de mantenimiento) y la aerolínea (información operativa). Hay por tanto, al menos, cuatro accesos potenciales a la red de software que gobierna el vuelo. En principio, a través de cualquiera de ellos, un malintencionado intruso podría intentar acceder a la red responsable del vuelo del avión. No creo que en ningún caso, actualmente, alguien pudiera llegar a hacerse con el control efectivo de una aeronave. Proteger estas entradas de un modo eficiente no es un tarea sencilla, pero los proveedores de servicio de navegación aérea, los fabricantes y las aerolíneas, conocen el problema y están adoptando las medidas necesarias para bloquear el paso de posibles intrusos. En cualquier caso, los pilotos a bordo, disponen de suficientes recursos como para que un ataque informático por estas vías no vaya más allá de resultar una incomodidad.

Quizá la mayor vulnerabilidad se encuentre en el interior de la propia red informática que gobierna la aeronave y en las operaciones de mantenimiento. Los aviones cuentan con multitud de sensores que capturan información que los distintos ordenadores de a bordo intercambian y procesan. A su vez, los grandes sistemas (eléctrico, neumático, hidráulico…) delegan tareas en subsistemas que gestionan pequeños microprocesadores, cuyos programas han elaborado centenares, incluso miles, de proveedores distribuidos en todo el mundo. De los programas que controlan los procesos asociados al vuelo, y que a su vez constituyen una compleja y vasta red, a pesar de ser objeto de pruebas muy rigurosas, no se puede garantizar que estén libres de errores. Un par de ejemplos recientes lo demuestran. El fatal accidente del A400M que se estrelló en España el 9 de mayo de 2015 se debió a un fallo en los parámetros del programa de configuración de la unidad electrónica de control (ECU) de los motores. Hace poco más de un año, la Federal Aviation Administration (FAA) estadounidense advirtió que «un 787 que se haya mantenido alimentado de forma permanente durante 248 días puede perder toda la potencia de corriente eléctrica alterna al entrar en modo de fallo seguro de forma simultánea las cuatro unidades principales de control de los generadores…lo que podría originar la pérdida de control del aeroplano». Boeing era consciente del problema y ya había tomado medidas para subsanarlo, con independencia de que la condición necesaria para que se produzca el fallo no parece que la pueda cumplir ninguna aeronave que efectúe servicios de transporte de pasajeros. Pero, al margen de los improbables fallos que en condiciones no previstas puedan generar los programas informáticos, las operaciones de mantenimiento abren la más peligrosa de las puertas a los piratas informáticos. La conexión de un ordenador a los sistemas informáticos de las aeronaves para efectuar tareas de mantenimiento, o incluso de control y gestión del vuelo, y la sustitución física de módulos que contengan código, son operaciones que conllevan un riesgo que es necesario conocer y prevenir.

No está mal agradecer a Chris Roberts su llamada de atención, para que el complejo entramado aeronáutico no pase por alto la necesidad de proteger sus redes informáticas. Aunque en realidad, este asunto debe hacernos reflexionar sobre la confianza ciega que muchos tecnólogos otorgan a las máquinas. Hacer que los ordenadores de a bordo protejan la integridad de la aeronave de los supuestos errores de los pilotos está bien, siempre y cuando los pilotos dispongan de medios suficientes para proteger a los pasajeros de los fallos, casuales o deliberados, de los ordenadores.

De Nueva York a Sevilla en un avión eléctrico

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El lunes 20 de junio de 2016 el Solar Impulse 2 despegó del aeropuerto JFK de Nueva York a las 2:30 de la madrugada y puso rumbo a Sevilla. Setenta horas después, el avión eléctrico aterrizaba en la capital andaluza. Bertrand Piccard, el piloto, se convirtió en el primer aeronauta que ha sobrevolado el Atlántico Norte a bordo de un avión propulsado exclusivamente con energía solar.

La aventura de Piccard y André Borschberg con el Solar Impulse 2 se encuentra ya en su fase final. Tuvieron que interrumpirla en julio del verano pasado (2015), debido a problemas técnicos con las baterías, tras el largo vuelo a través del Pacífico de André Borschberg, de Nagoya (Japón) a Kalaeloa (Hawái), de casi cinco días de duración, en el que batió ampliamente el record de permanencia en el aire pilotando una aeronave en solitario. La misión empezó el 9 de marzo de 2015 en Abu Dhabi, y el proyecto consistía en volar alrededor del mundo con una aeronave propulsada con energía solar, realizando varias etapas. La circunvalación debía completarse en verano del mismo año, pero los planes se torcieron en Hawái. En marzo de 2016, Piccard y Borschberg reanudaron los vuelos. Ya han cruzado Estados Unidos y el Atlántico Norte. Solamente quedan dos etapas: Borschberg volará a Egipto y Piccard pilotará el tramo final de allí hasta Abu Dhabi.

En este blog ya he dedicado un par de artículos al Solar Impulse 2: Solar Impulse 2: bordeando todos los límites y El vuelo más largo de un avión eléctrico, en donde explico con detalle las características de la aeronave, la misión, y hay enlaces a otras páginas con información relacionada con este proyecto.

Hay quien ha establecido analogías entre el vuelo de Piccard, a través del océano Atlántico, y el de Charles Lindbergh.

A Lindbergh le dio la bienvenida en París una muchedumbre de cien mil almas y a su regreso a Nueva York le organizaron el mayor recibimiento (ticker tape parade) que jamás se había prodigado a ningún ser humano. Lindbergh estrenó la ruta aérea transatlántica entre Nueva York y París con su Spirit of St Louis en aquél histórico vuelo en solitario que duró 33 horas y media, el 20 de mayo de 1927. Cuando Lindbergh se aproximó a París era de noche y dio varias vuelta a la torre Eiffel para tratar de averiguar dónde se encontraba el aeródromo de Le Bourget. Vio unas luces, pero creyó que estaban demasiado cerca de la ciudad y pasó de largo, volvió y voló a baja altura para descubrir los hangares, las carreteras llenas de automóviles y la gente que lo estaba esperando. Entonces aterrizó.

A Bertrand Piccard, a su llegada a Sevilla, le hizo los honores la Patrulla Águila con una hermosa exhibición; por lo demás en las fotos no se ve que el evento atrajera demasiados curiosos. Muchos sevillanos manifestaron su descontento porque se agasajara al Impulse Solar 2, que promociona el uso de tecnologías medioambientalmente inocuas, con demostraciones a cargo de aviones militares ruidosos y muy contaminantes. A lo largo de todo el vuelo, lo guiaron desde el centro de control de la misión del Solar Impulse 2 ubicado en Mónaco. El propio Piccard explica que el equipo de técnicos calcula la ruta que tiene que seguir la aeronave, para navegar a través de las incidencias meteorológicas, con la misma precisión que se necesita para enhebrar el hilo en una aguja.

Existe un abismo entre el entusiasmo popular que suscitó el vuelo de Lindbergh y el interés con que el mundo sigue la aventura del Solar Impulse 2. Sus promotores insisten en que el proyecto no es más que «dos pioneros volando alrededor del mundo para promocionar el uso de tecnologías limpias». Queda muy poco para que sus promotores puedan darlo por finalizarlo y entonces quizá sea un buen momento para sacar alguna conclusión práctica del esfuerzo realizado: ¿Se ha promocionado en la práctica el uso de dichas tecnologías, o tan solo la imagen y el negocio de protagonistas y patrocinadores?

de Francisco Escarti Publicado en Aviones

El primer gran avión de transporte de pasajeros: Do X

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Claudius Dornier concibió el mayor avión de transporte de pasajeros que hasta entonces se había construido. Fue en 1924 cuando realizó el diseño y a finales del año siguiente empezó a fabricarse en las instalaciones de Dornier junto al lago Constanza, en Alternhein, Suiza, por encargo del Ministerio de Transportes alemán. Esta fábrica se había ubicado en aquél país para soslayar las limitaciones impuestas por el Tratado de Versalles, tras la I Guerra Mundial, a la industria alemana.

La construcción del fantástico hidroavión consumió 240 000 horas de trabajo, hasta junio de 1929, fecha en la que el Do X salió del hangar para volar por primera vez el 12 de julio. En el vuelo de pruebas número 70, que tuvo lugar el 21 de octubre del mismo año, subieron a bordo 169 personas, la mayoría empleados de Dornier y familiares de los trabajadores, junto con algún periodista y 10 tripulantes. Después de desplazarse durante 50 segundos sobre el lago Constanza, despegaron y durante 40 minutos a 200 metros de altura y 170 kilómetros por hora sobrevolarían las aguas. Es cierto que en los virajes, la tripulación tuvo que dar instrucciones a los pasajeros para que se cambiaran de lado, pero el histórico vuelo ostentó el record de número de personas a bordo de una aeronave en vuelo, durante 20 años.

En su casco, de duraluminio, se apreciaban influencias de la construcción naval. La estructura de las alas era de acero, reforzada con partes de duraluminio, y estaba recubierta de tela de lino. El empuje se lo proporcionaban doce motores radiales Bristol Jupiter de 525 caballos cada uno, montados en tándem de dos: uno con la hélice de empuje y el otro de tracción. Ni siquiera con semejante planta de potencia el Do X era capaz de elevarse 500 metros sobre la superficie del océano con su máximo peso de despegue de 52 toneladas. Para conseguirlo, a partir de 1931, los motores Bristol se sustituyeron por otros de la marca Curtiss Conqueror, de 610 caballos de potencia, con 12 cilindros en línea. La complejidad del manejo de los motores del Do X obligó a que todos los indicadores y mandos asociados con los mismos se instalaran en una cabina independiente asistida por un mecánico de vuelo, de forma permanente. El piloto enviaba las órdenes oportunas a este tripulante para que los configurase según las necesidades del vuelo. Los motores eran accesibles desde el fuselaje del avión, a través de un angosto pasadizo por el interior del ala, que daba paso al interior de las carenas de la estructura de soporte de las parejas de motores.

El Do-X conservó el título de avión más pesado de transporte de pasajeros, fabricado por el hombre, hasta el inicio de la II Guerra Mundial. En su fuselaje, de 40 metros de longitud y 10,25 de altura, albergaba tres cubiertas. En la superior trabajaban 14 tripulantes: pilotos, navegantes y mecánicos. En la inferior se alojaban los tres tanques de combustible con capacidad para 24 000 litros de queroseno y nueve compartimentos estancos que garantizaban la flotabilidad del hidroavión. En la cubierta intermedia se acomodaban los pasajeros. En los vuelos de largo recorrido la capacidad se limitaba a menos de 70, pero en los de corto esta cifra podía superar los 150 pasajeros. En un principio, la cubierta de pasaje se equipó con estancias lujosamente decoradas: un bar, sala de fumadores y comedor que, por la noche, se reconvertía en zona de literas para dormir. Alfombras persas, lujosas maderas, marquetería y magníficas telas, decoraron la cubierta de pasajeros hasta el punto de que en nada se parecía a la cabina de ningún avión.

La velocidad de crucero del Do X era de 170 kilómetros por hora, su autonomía de unas 12 horas y el alcance máximo rondaba los 2000 kilómetros.

El 5 de noviembre de 1930, el Do X despegó de Friedrichshafen, en Alemania, al mando del comandante Friedrich Christiansen para efectuar un periplo de demostración en el que tendría que atravesar el Atlántico, hasta arribar a Nueva York. Los primeros tramos del viaje lo llevaron a Amsterdam, Calshot, La Rochelle, Santander, Coruña y Lisboa. El 29 de noviembre, en la ciudad portuguesa, un incendio destruyó parte del ala izquierda y las reparaciones lo retuvieron seis semanas. De allí reemprendió el vuelo hacia Las Palmas, Villa Cisneros y Bubaque. El cruce del Atlántico lo inicio en la isla de Bubaque, Guinea Bissau, y lo concluyó en Natal, Brasil, con dos escalas intermedias en Porto Praia y Fernando de Noroña. Desde Natal navegó por la costa americana hacia el sur hasta Río de Janeiro. Después deshizo el camino hacia el norte, de vuelta a Natal, para seguir costeando y llegar a Nueva York el 27 de agosto de 1931, tras efectuar otras 10 paradas en distintas ciudades. Fue un larguísimo viaje en el que sobraron las averías y en el que el Do X pudo demostrar que la tecnología de la época no estaba aún en condiciones de garantizar un viaje medianamente fiable con aquellas máquinas. A pesar de todo, en Nueva York fue aclamado y tuvo una excelente acogida. Durante los meses en que se revisaron por completo sus motores, estuvo expuesto al público en lo que hoy es el aeropuerto de LaGuardia. Regresó a Alemania desde Nueva York haciendo escalas en New Foundland, Azores, Vigo y Calshot para aterrizar en Berlín el 24 de mayo de 1932 donde lo esperaban unas 200 000 personas.

Dornier no consiguió vender ninguno de estos aviones para la prestación de servicios comerciales de transporte de pasajeros. La falta de fiabilidad, el elevado consumo de combustible y el inicio de los viajes de transporte de pasajeros de largo recorrido de los grandes dirigibles alemanes de cuerpo rígido, los zepelines, disuadieron a los transportistas aéreos de comprar el Do X a Claudius Dornier. Solo llegó a fabricar otros dos más que los adquirió el gobierno italiano, con la intención usarlos como bombarderos militares.

El ejemplar que viajó a Nueva York fue reacondicionado por Deutsche Luft Hansa para realizar vuelos de corto recorrido. No por mucho tiempo, porque en 1933, un amerizaje duro causó la rotura de su sección de cola. Tras la reparación fue enviado al museo de aviación de Berlín y allí lo destruyó un ataque de la Royal Air Force, durante la II Guerra Mundial.

El incierto futuro de los automóviles voladores

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El joven y brillante ingeniero estadounidense, Carl Dietrich, soñó con hacer realidad los vehículos aéreos personales. Unos artefactos voladores que nos permitan trasladarnos de puerta a puerta, en cualquiera de nuestros desplazamientos, en un radio de un millar de kilómetros, y sin que para manejarlos necesitemos una licencia más complicada que la de conducir un automóvil. A este sueño, Dietrich y sus colaboradores le han puesto un nombre: TF-X. El coche-avión despega verticalmente, lleva a cuatro pasajeros y es capaz de aterrizar prácticamente en cualquier lugar. Hoy por hoy solamente existe un modelo virtual del TF-X, una vaga promesa de fabricarlo dentro de 10 años y un precio de referencia que ronda los 400 000 dólares. Hasta que ese sueño abandone la virtualidad, la empresa de Carl Dietrich tratará de vender un producto material al que han bautizado con el nombre de Transition. Es un híbrido entre coche y avión, con las alas plegables en los costados, hélice trasera y capacidad para transportar a un único pasajero, además del piloto. Rueda como los automóviles por las carreteras y despega y aterriza en un aeródromo que cuente con una pista de 500 metros.

«En la actualidad Terrafugia ya tiene 100 pedidos del Transition que, de acuerdo con el plan previsto, empezará a entregar a partir del año 2015». Eso es lo que escribí en este blog hace un par de años en vehículos aéreos personales. El pasado mes de julio el líder de Terrafugia, Carl Dietrich, anunció que sus primeros coches voladores se entregarán en 2017. La historia del Transition viene encadenando retrasos desde sus inicios en 2006. Terrafugia nació para revolucionar el transporte con un vehículo capaz de rodar por las carreteras como los automóviles y volar como los aviones. Han transcurrido ya nueve años y el proyecto se desvanece.

Las últimas demoras están relacionadas con el certificado que debe otorgar la Federal Aviation Administration (FAA). Para reducir costos de fabricación y simplificar la licencia de vuelo, exigible a los pilotos del Transition, Terrafugia quiere que la FAA lo certifique como un Light Sport Aircraft (LSA). Sin embargo, el aparato tiene un peso máximo de despegue de 816 kilogramos y una velocidad de entrada en pérdida de 100 kilómetros por hora, características técnicas que no se ajustan a los requisitos de la FAA para los LSA (no deben exceder los 599 kilogramos de peso máximo de despegue y 83 kilómetros por hora de velocidad de entrada en pérdida). En diciembre de 2014 la empresa ha solicitado a la autoridad aeronáutica que apruebe las correspondientes excepciones ya que las desviaciones se deben a la inclusión de una estructura capaz de cumplir con las regulaciones de seguridad para circular por las vías terrestres. Es muy probable que Terrafugia consiga resolver este problema de certificación con la FAA. Lo que quizá ya no sea tan probable es que el Transition logre servir de apoyo para generar los fondos que necesita Terrafugia hasta que el TF-X salga al mercado. El precio del Transition, 279 000 dólares, no debería ser el mayor inconveniente. Sin embargo, sus prestaciones como automóvil y como avión ligero son, en ambas modalidades, bastante pobres. El mercado de aviones LSA es muy competitivo y existe un amplio catálogo de modelos cuyo precio ronda los 130 000 dólares. De otra parte, hay muchos expertos que opinan que a Terrafugia le será difícil ganar dinero con el precio que ha establecido para el Transition.

En cualquier caso, el concepto de artilugio que llega al aeropuerto como automóvil y allí se transforma en aeroplano es muy antiguo y ha sido incapaz, hasta la fecha, de incentivar el desarrollo de algún engendro económicamente viable a pesar de los intentos de muchos inventores. Si bien el Transition cada vez se asemeja más a un automóvil muy poco atractivo y a un avión de regulares prestaciones, su sucesor, el TF-X, sí es un aparato novedoso. Responde al concepto de avión personal y no al de un vehículo con prestaciones multimodales que en cada una de ellas tiene que adaptarse a la infraestructura existente. Sin embargo, el gran reto del TF-X no es exclusivamente tecnológico, sino que precisa de un soporte de control externo que no existe en la actualidad; el desarrollo de dicha infraestructura es imprescindible para que el sueño de Terrafugia se instale en la materialidad. El pasado mes de julio la fundación CAFE de Santa Rosa publicó un estudio, de Brien A. Seeley, que analiza la viabilidad de un sistema de transporte regional de tránsito aéreo para cubrir desplazamientos inferiores a 160 kilómetros. Los vehículos deberían ser eléctricos, silenciosos y capaces de transportar al menos dos pasajeros a 193 kilómetros por hora, despegar y aterrizar verticalmente y volar de forma autónoma sin la asistencia de un piloto. Para los autores de este trabajo el coste de una aeronave y el mantenimiento de una licencia de vuelo hace que la aviación general sea accesible a un porcentaje muy pequeño de usuarios y la mayoría de estos aviones permanecen el 99% del tiempo aparcados en la plataforma de los aeropuertos o en el interior de un hangar. La descripción que se hace del nuevo paradigma de transporte local es la siguiente:

«Para entender la capital importancia del Regional Sky Transit (RST), imagine que es capaz de utilizar su teléfono móvil para reservar en su aeródromo de bolsillo local un seguro, autónomo y eléctrico Sky Taxi de dos asientos que pueda transportarlo cómodamente con mayor seguridad que una aerolínea a cualquier lugar dentro de un radio de 160 kilómetros. Usted simplemente seleccionaría su destino en el mapa de una pantalla táctil. Imagine que pueda completar su viaje a una velocidad, de puerta a puerta, cuatro veces superior a la que se pudiera alcanzar en un coche, con el mismo coste y sin incertidumbres relacionadas con el nivel de congestión del tráfico o el estado mental del piloto y la tripulación. Visualice una vista panorámica del terreno sin paneles de instrumentos y con una conexión de alta velocidad wi-fi a bordo por si la necesita. El Regional Sky Transit operaría de 6 de la mañana a 10 de la noche y podría volar con niebla, llovizna y lluvia, pero no con tormentas o hielo. Sus vuelos serían de punto a punto, con trayectorias 4D (cuatro-dimensionales) coordinadas por NextGen (sistema de gestión del tráfico aéreo futuro en Estados Unidos) pero podrían rehacerse en caso de cambios de ruta necesarios durante el vuelo. Las bajas altitudes evitarían la necesidad de oxígeno o cabinas presurizadas. Los Sky Taxis estarían certificados por la FAA esencialmente como aviones sin piloto con controles autónomos que corrigieran cualquier error del piloto. Esto los pondría al alcance de toda la población en vez de a la pequeña y menguante cohorte de pilotos privados con licencia. Al igual que con los UAV (aviones no tripulados) habría un pequeño grupo de pilotos que podrían intervenir con un cierto nivel de control remoto si fuera necesario. Por seguridad, los Sky Taxis tendrían una velocidad de aterrizaje muy reducida, un ángulo de planeo cercano a 20:1, un paracaídas para el vehículo, airbags para los pasajeros y el vehículo, y una balsa salvavidas automática».

En el estudio se ha estimado que para cubrir las zonas de tráfico de mayor densidad de población, en Estados Unidos, harían falta unos 166 000 Sky Taxis, cuyo costo rondaría los 800 000 dólares por unidad. Con este volumen de ventas, el Sky Taxi se convertiría en el mayor negocio aeronáutico de la historia. Los resultados del análisis detallado, para una región como la que rodea a la ciudad de San Francisco, muestran que el Sky Taxi es capaz de reducir la congestión vial terrestre de forma significativa, ahorrar emisiones de dióxido de carbono y lo que es más importante: mucho tiempo a los usuarios. Además, el sistema sería rentable, con un porcentaje del mercado de transporte del orden del 10% de los trayectos que de otro modo se efectuarían en automóvil. Como un paso previo a la implantación del Sky Taxi, se propone el Sky Cargo: vehículos de transporte de carga que servirían para validar el concepto.

En uno de los últimos apartados del trabajo de Brien A. Seeley se listan 23 tecnologías que facilitarían la implantación del Sky Taxi. Creo que aquí no se le otorga suficiente importancia a la gestión del espacio aéreo. El concepto es impracticable hasta que no se habiliten espacios aéreos cuya gestión se efectúe con criterios y parámetros radicalmente diferentes a los actuales. No se trata de cambiar el paradigma de gestión del tráfico aéreo en vigor, sino de habilitar espacios aéreos, en áreas perfectamente delimitadas y compatibles con las que utiliza hoy la aviación, en los que el control del tráfico aéreo se lleve a cabo de un modo completamente diferente al actual. Mientras tanto, el TF-X, los Sky Taxi y muchos otros sueños seguirán condenados a permanecer en el mundo virtual.

 

https://www.youtube.com/watch?v=wHJTZ7k0BXU#t=14

de Francisco Escarti Publicado en Aviones

El vuelo más largo de un avión eléctrico

André y Yasemine (esposa)  

André Borschberg se despidió de su esposa, Yasemine, el 28 de junio de 2015 en Nagoya (Japón); transcurrieron cuatro días, veintiún horas y cincuenta y dos minutos hasta que volvieron a verse, en Kalaeloa (Hawái). Todo ese tiempo André lo pasó a bordo del Solar Impulse 2 (Si2). Fue un vuelo muy largo, con el que ganó el record mundial de permanencia en el aire pilotando una aeronave en solitario. Un record que supera ampliamente el anterior de Steve Fossett de 2006 (76 horas y 45 minutos). Pero André Borschberg y su socio Bertrand Piccard no construyeron el Si2 para batir ese record y, según ellos, ningún otro. Desean que nos unamos todos al movimiento que pretende convencer a los líderes del planeta para que cambien su «plan de vuelo» en la conferencia global (Conference on Climate Change) del próximo mes de diciembre, en París. En otras ocasiones los promotores de esta iniciativa han manifestado que su objetivo también es promover el espíritu pionero y la innovación, así como incentivar el desarrollo de tecnologías limpias y el uso de la energía renovable.

Bertrand Piccard y André Borschberg iniciaron la aventura de dar la vuelta al mundo con su avión solar Si2 el pasado 9 de marzo en Abu Dabhi. Es un viaje que diseñaron para realizarlo en doce etapas. Las primeras las cubrieron con relativa facilidad. Sin embargo la más complicada del itinerario previsto, de Nankín (China) a Hawái, implicaba que el piloto tuviese que volar durante unos cinco días en solitario. En un primer intento no la pudieron completar debido a problemas meteorológicos al cruzarse un frente frío. El Si2 tuvo que aterrizar de modo imprevisto en Nagoya (Japón), el pasado 1 de junio. Allí se mantuvo a la esperara, durante casi un mes, hasta que se “abriera una ventana” en el sistema meteorológico del Pacífico, que le permitiera abordar el largo vuelo a Hawái.

Sin embargo, en el último viaje, de Nagoya a Hawái, las baterías del Si2 han sufrido daños cuya reparación es lo suficientemente complicada como para que el equipo se haya visto obligado a suspender la aventura hasta la primavera del próximo año. Al parecer, durante el primer día, las baterías sufrieron un sobrecalentamiento durante el ascenso que las averió de forma irreversible. A partir de ese momento las baterías fueron el motivo de serias preocupaciones para todo el equipo. La falta de experiencia en este tipo de operaciones de carga y descarga, con perfiles de temperatura exterior difícilmente previsibles, complica la simulación de su comportamiento y su diseño. El Si2 lleva 4 baterías de polímero de litio que en total pesan 633 kilogramos y tienen una capacidad de almacenamiento de energía de 260 vatios hora por kilogramo de peso; el fabricante, Air Energy, está especializado en la construcción de baterías de altísimo rendimiento para aplicaciones singulares.

Las baterías son uno de los elementos críticos del Si2; quizá junto con la habilidad del piloto y la predicción meteorológica y simulación de vuelo de gran precisión, forman el trío que separa el éxito del fracaso en este proyecto.

El vuelo del Si2 es bastante complicado. Cuando el sol tiene fuerza para recargar las baterías la aeronave empieza a subir, hasta 8500 metros de altura. El ascenso dura unas 4 horas, aproximadamente. En esa altitud permanece alrededor de 2 horas y luego inicia el descenso hasta un nivel que varía según el techo de nubes y la temperatura exterior. La maniobra de descenso le lleva otras 4 horas y cuando se sitúa en el nivel adecuado, alrededor de 2500 metros, mantiene la altitud durante 14 horas, aproximadamente. Con un poco de suerte, durante el vuelo a nivel, el piloto aprovecha para dormir.

Aunque desde Mónaco, en un sofisticado Centro de Control de Misión, se mantiene un contacto permanente con la aeronave y el piloto lleva un iPad y dispone de internet a bordo, la vida de André Borschberg en el pequeño habitáculo del Si2 es harto incómoda. La cabina no está presurizada, por lo que durante los ascensos necesita una máscara con oxígeno y un traje que lo proteja del frío exterior. Además, cuando duerme lo hace a intervalos de 20 minutos y las turbulencias ─ha tenido que pasar bastantes─ le obligan a desconectar el piloto automático y tomar los mandos del Si2.

La aeronave es muy frágil y lenta, con una velocidad de crucero que ronda los 70 kilómetros por hora, y además necesita volar bajo la luz del sol el mayor tiempo posible, cada día. En esas condiciones hay que diseñar una ruta que busque el sol, evite los frentes fríos y se beneficie de vientos favorables. Esa ruta nunca es la directa y suele incluir esperas en algunos puntos para que el entorno meteorológico abra una ventana que deje pasar al Si2. Cuando André Borschberg despegó de Nagoya, rumbo a Hawái, en el Centro de Control de Misión de Mónaco habían calculado una ruta, con esperas, que tuvieron que corregir durante los cinco días que duró el vuelo.

El sueño de Bertrand Piccard, de un avión pilotado, que vuele de forma ininterrumpida utilizando la energía solar, es hoy por hoy, todavía una quimera.

Quizá convenga explorar también otras vías alternativas, en las que se empleen las baterías para suministrar energía adicional durante el despegue y los motores eléctricos se alimenten en vuelo sostenido con la energía generada por pilas de combustible que consuman hidrógeno. El hidrógeno se puede generar en tierra con placas solares y equipos de electrolisis, antes de despegar. De ese modo, toda la energía del vuelo la proporcionaría igualmente el sol.

En 2008, el equipo europeo de desarrollo de tecnología de Boeing llevó a cabo en Ocaña (España) el primer vuelo a nivel, pilotado, con una aeronave que utilizaba exclusivamente una pila de combustible, alimentada con hidrógeno, como fuente de energía. Creo que una versión avanzada de un prototipo con el mismo esquema de funcionamiento también podría dar la vuelta al mundo y quizá estuviera más próximo a lo que serán los aviones eléctricos del futuro.

Algunos enlaces directamente relacionados

http://www.engineering.com/Videos/VideoPlayer/tabid/4627/VideoId/2379/Story-Of-Boeings-Hydrogen-Fuel-Cell-Aircraft.aspx

https://elsecretodelospajaros.wordpress.com/2015/03/23/solar-impulse-2-bordeando-todos-los-limites/

https://elsecretodelospajaros.wordpress.com/2014/01/14/el-futuro-avion-electrico-de-largo-recorrido/

http://batterybro.com/blogs/18650-wholesale-battery-reviews/31850627-batteries-for-electric-airplanes-solar-impulse-ii-flying-across-the-pacific

http://info.solarimpulse.com/en/our-adventure/solar-impulse-2/#.VbkEiLkw-Uk  

de Francisco Escarti Publicado en Aviones

Aviones de papel

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Arturo´s Desert Eagle

Cuando Mike Kelsey empezó a volar alas delta en el Sur de California, en 1972, los días de poco viento él y un grupo de pilotos se entretenían lanzando aviones de papel desde los acantilados. Muy pronto surgió el espíritu competitivo entre ellos y todos querían que su modelo llegara más lejos y se mantuviera más tiempo en el aire. Kesley se aficionó a los aviones de papel y en la década de 1970 ganó varios concursos de distancia con uno de sus diseños, en Los Angeles. El avión de Kelsey, OmniWing, podía doblarse a partir de una cuartilla en unos minutos y requería pocos ajustes, pero su diseñador mantuvo el secreto de los detalles de su construcción durante muchos años. Sin embargo, no ha querido irse a la tumba sin compartir con la gente su excepcional diseño y hace poco ha publicado en internet las instrucciones para doblarlo.

Pero el OmniWing nunca fue capaz de mantenerse en el vuelo los 27,9 segundos del avión de papel del japonés Takuo Toda, record de permanencia en el aire desde abril de 2009. Tampoco consiguió batir al estadounidense Joe Ayoob que con su avioncito de papel, en 2012, logró volar una distancia de 69,14 metros: la mejor marca registrada hasta la fecha. Los aviones de papel, que habían ostentado el récord de distancia con anterioridad, volaban como dardos, o jabalinas, con un ángulo de ataque de unos 45 grados y describiendo un parábola. El avión de Ayoob se mantuvo en el aire gracias a la sustentación de las alas, lo que le permitió descender, ganar velocidad, y remontar otra vez el vuelo.

El origen de los aviones de papel es incierto; sabemos que el industrial y excepcional diseñador de aeronaves estadounidense Jack Northrop, en la década de 1930, utilizaba pequeños modelos de papel para analizar el comportamiento de sus diseños. Parece ser que otros diseñadores lo hicieron con anterioridad, pero no sé exactamente quiénes fueron. En el libro Complete Book of Sports and Pastimes: Being a Compendium of AOut-Door and In-Door Amusements, de Casell, publicado en 1896, se reproduce un dibujo para plegar una cuartilla de papel y fabricar una especie de dardo que al lanzarlo con la mano «su movimiento a través del aire se encontrará acompañado de una graciosa curva…». Es posible que sea esta la primera referencia a lo que hoy llamamos aviones de papel.

No todos los aviones de papel se elaboran a partir de una cuartilla. Los hay mucho más pequeños y bastante más grandes. Auxiliado de un microscopio y con pinzas, el japonés Naito, a partir de un trozo de papel de 2,9 milímetros cuadrados, construyó un avión de papel que colocó sobre la cabeza de una aguja. No llegó a volar nunca, pero se considera que es el de menor tamaño que se ha fabricado. En el otro extremo se encuentran aviones de papel gigantescos como el construido en la Universidad de Delft (Holanda) que, con una envergadura de 12,22 metros consiguió volar 34,8 metros el 16 de mayo de 1995 cuando lo lanzaron de una plataforma de 3 metros de altura.

Sin embargo, el avión de papel de la universidad holandesa no es el único de gran tamaño que se ha construido hasta la fecha. En 2012, un gigante de papel voló sobre los cielos del desierto de Arizona. El avión se llamaba Arturo`s Desert Eagle (Águila del Desierto de Arturo).

Arturo Valdenegro tenía 12 años cuando se presentó al concurso de aviones de papel organizado por el Pima Air & Space Museum, en Tucson, Arizona. El muchacho estudiaba séptimo grado en la escuela de Santa Cruz de Tucson y estuvo experimentando con varios modelos de avión de papel. En enero de 2012, durante las pruebas del concurso, Arturo logró que su aeroplano volara 22,5 metros, con lo que venció a sus 150 competidores. Como parte del premio a su victoria Arturo entró a formar parte del equipo del Pima Air & Space Museum que construyó aquel modelo a gran escala. El avión de papel tenía unos 13,5 metros de largo, su envergadura alcanzaba los 7,2 metros y pesaba unos 362 kilogramos. Lo levantaron con un helicóptero a 1200 metros y desde allí dejaron que volase libremente. El 21 de marzo, Arturo pudo contemplar desde tierra como soltaron al aeroplano desde el helicóptero y después de realizar un corto vuelo, de unos 6 segundos, en los que alcanzó una velocidad de 98 millas por hora, se estrelló contra el suelo.

Este vuelo y los concursos de aviones de papel, para niños, del Pima Air & Space Museum de Tucson, tienen un único objetivo: hacer que los muchachos se interesen por la ciencia y la ingeniería. Tan sencillo como doblar una hoja de papel seis o siete veces.

 

 

de Francisco Escarti Publicado en Aviones

El avión más grande de la historia de la aviación: Spruce Goose (Ganso de abeto)

Nov. 2, 1947:  Hughes Aircraft H-4 Hercules «Spruce Goose»  Long Beach-Los Angeles

El 7 de julio de 1946, domingo, a las 6:42 p.m. Howard Hughes estuvo a punto de morir. En el primer vuelo de pruebas de su avión X-F11, se dio cuenta de que era incapaz de controlar la aeronave. Elevó los pies por encima del panel de instrumentos, levantó el morro y se estrelló contra el tejado de una casa. La rueda derecha del tren y el motor chocaron contra la pared del segundo piso, la rueda izquierda contra el tejado de la vivienda y la punta del ala derecha, caída, golpeó la casa de al lado. La rotura de la estructura de la aeronave absorbió una gran cantidad de energía. La sección central del aeroplano quedó entre dos casas y se incendió. A Hughes lo rescataron milagrosamente. Glenn Odekirk consiguió una ambulancia para trasladarlo al Hospital del Buen Samaritano. Era domingo y no había médicos en el hospital. Su médico particular, el doctor Vern Mason, estaba en Balboa Island y llegó horas más tarde. Hughes padecía fuertes hemorragias internas, su pulmón derecho no funcionaba, estaba en coma y sufría una hipotensión muy aguda. Sin embargo, superó la crisis. Pasó 35 días en el hospital. Odekirk era el único que podía verlo. Su hombre de confianza montó una infranqueable guardia que impedía el paso a los visitantes desviándolos a una pequeña habitación.

La técnica que empleó Hughes de estrellar la aeronave contra el tejado de una casa, era la que utilizaban los primeros pilotos para que la estructura del avión disipara la energía cinética, al romperse, en caso de accidente. El francés Louis Blériot, que tuvo muchos percances, aprendió a dejarse caer destrozando las alas de sus aviones para amortiguar el impacto.

El accidente de 1946 también tendría otras consecuencias para Hughes: se dio cuenta de lo fácil que podía ser perder un prototipo. Al multimillonario, que había soñado con tener un papel importante como proveedor de aeronaves militares a la Fuerza Aérea durante la II Guerra Mundial, todo su negocio aeronáutico se había reducido a los prototipos del X-F11 y el gigantesco H-4, Hercules.

De los XF-11 había logrado un contrato para fabricar 100 unidades, gracias a la intervención del coronel Roosevelt, hijo del presidente de Estados Unidos, pero la orden se canceló al terminar la guerra, en 1945. Del H-4 el encargo nunca pasó de tres prototipos que finalmente se convirtieron en uno. A este gigantesco avión, construido con duramold (contrachapado de madera recubierto de resina plástica), los medios lo habían bautizado con el sobrenombre de Spruce Goose (Ganso de Abeto). A Hughes no le gustaba nada aquel nombre. La historia de la contratación del H-4 también fue un tanto peculiar por lo que las turbias relaciones de Hughes con algunos empleados gubernamentales lo llevarían a declarar ante una comisión en el Senado.

El avión H-4, Hercules, nació en la mente de Henry J. Kaiser, un industrial estadounidense que, además de otros muchos negocios, se dedicaba a fabricar barcos para la Armada de su país. A mediados de agosto de 1942, Henry le comentó a Howard Hughes que un gigantesco hidroavión sería la solución ideal para transportar tropas a Europa y evitar así la navegación a través de aguas infestadas de submarinos alemanes. Era un asunto que ya había hablado con los militares y que tenía algunos apoyos en el Gobierno. A finales de agosto Henry Kaiser anunció a los medios que había llegado a un acuerdo con Hughes para construir un gigantesco avión. Howard se enteró al leer la prensa y se sintió bastante incómodo porque no estaba muy seguro de que el avión fuera viable.

El proyecto de Henry Kaiser contaba con fuertes reticencias en el alto mando del Cuerpo Aéreo del Ejército y la mayoría de los fabricantes de aviones lo consideraban impracticable. A pesar de todo, a mediados de septiembre de 1942 Kaiser y Hughes consiguieron que el Gobierno les encargara el diseño y fabricación de tres unidades —siguiendo un procedimiento distinto al habitual— todo ello sujeto a muchas condiciones a fin de garantizar la continuidad e integridad de las iniciativas aeronáuticas que la nación ya tenía en marcha. Hughes y su socio nunca se llevaron demasiado bien y el proyecto se convirtió muy pronto en un asunto exclusivo de Howard. Henry J. Kaiser abandonó la iniciativa.

El diseño de un hidroavión de aquellas proporciones lo resolvería el equipo técnico de Hughes con la ayuda de expertos ajenos a la compañía y haciendo uso de laboratorios del Gobierno (Langley y NACA). Como era de suponer, los trabajos sufrieron importantes retrasos.

El H-4 es el avión de mayor envergadura (97,54 metros) que ha construido la industria aeronáutica en toda su historia; las alas del Airbus A-380 miden 79,8 metros, de punta a punta, y las del Antonov 225, Mriya, 88,4 ,metros. Sin embargo, su peso máximo de despegue (180 toneladas) es inferior al de estos últimos aviones que rondan las 600 toneladas. Motorizado con 8 Pratt & Whitney radiales de 3000 HP cada uno, lo propulsan 8 hélices de cuatro palas y 5,3 metros de diámetro, acopladas a cada motor. La superficie alar es de unos 1222 metros cuadrados, con lo que su carga alar es de 151 kilogramos por metro cuadrado. Como su velocidad de crucero estaba previsto que fuera de 244 kilómetros hora, a 1500 metros de altitud, resulta que su régimen de vuelo es similar al de los grandes aviones comerciales de nuestra época (A-380, 747-400, AN-225).

El avión se diseñó para transportar carga y podía llevar un tanque de 80 toneladas o a 800 personas. Uno de los aspectos más singulares de su construcción —hecho con duramold—fue el que le otorgó el sobrenombre de Spruce Goose (Ganso de Abeto), que tanto le molestaba a Hughes. La superficie plástica presenta muy poca resistencia de fricción y, desde un principio, al millonario le entusiasmó la idea de fabricar aviones con aquel material: fuerte, ligero y con escaso rozamiento. Su primer avión hecho con este material fue el precursor del XF-11, el D-2. La técnica, para aeronaves de más de 20 000 libras de peso, se la había comprado a Fairchild. Pero todo cuanto la gente de Hughes había aprendido sobre el duramold para construir los D-2 era insuficiente debido al tamaño del H-4. El proceso de curación, laminado y pegado de las resinas sobre superficies de gran tamaño les obligó a innovar todos los procesos. Sin embargo, no fue la madera de abeto la que utilizaron para laminar los elementos estructurales del Spruce Goose, sino planchas de abedul pegadas con cola de formaldehido y urea. También emplearon láminas de abeto, álamo, arce y balsa para moldear otros componentes de la aeronave. La construcción con madera fue muy criticada por Kaiser, que hubiera preferido el aluminio, y originó muchos retrasos.

Cuando Howard se recuperó del terrible accidente con el XF-11, en el otoño de 1946, las piezas del H-4 empezaron a trasladarse al puerto de Long Beach, que era el lugar seleccionado por Hughes para ensamblar el gigantesco hidroavión. Después de montarlo se construyó un gran hangar para protegerlo.

En 1947 un comité de investigación del Senado convocó a Hughes para que declarase sobre los contratos del XF-11 y el H-4. Los políticos cuestionaban las adjudicaciones y el modo, oscuro, que Hughes solía emplear para tratar los negocios con el Gobierno. Entonces, el millonario era también propietario de la línea aérea TWA que pugnaba con la Pan American World Airlines (Pan AM) para conseguir del Gobierno la exclusiva del transporte internacional de pasajeros. Juan Trypp, presidente de la Pan Am, contaba con fuertes apoyos políticos. En su primera sesión, ante el Senado, Howard dijo:

«Durante un almuerzo en el Hotel Mayflower con el senador Brewster, a lo largo de la semana que comenzó el 10 de febrero de 1947, el senador con muchas palabras me dijo que si yo aceptara fusionar la TWA con la Pan Am y apoyase su proyecto de ley sobre la las líneas aéreas, no habría ninguna sesión sobre este asunto».

Hughes daba a entender que la investigación (acerca de las contrataciones de su empresa con el Gobierno) no era sino un elemento de presión, manejado por algunos políticos, para que la TWA llegara a un acuerdo con la Pan Am. El senador Brewster intervino a continuación para desmentir rotundamente las declaraciones de Howard.

El cuarto día Hughes hizo unas declaraciones en el Senado que pasaron inadvertidas, pero que son muy interesantes desde el punto de vista aeronáutico. El millonario dijo: «…desde siempre se ha considerado que cuando más grande es un avión, resulta más eficiente…nosotros hemos descubierto, y creo que es un gran descubrimiento, que no es así». Los técnicos de su equipo, al tratar de construir el avión más grande que resultara viable, se toparon con que las alas no podían exceder una envergadura que se aproximaba a los 100 metros y la velocidad de crucero del avión difícilmente superaría los 250 kilómetros hora, propulsado con 8 motores de 3000 HP de potencia. Hughes había llegado al límite del tamaño de una máquina de volar con hélices, igual que Antonov y Airbus lo harían con su AN-225 y A-380, muchos años después, con reactores. A continuación, Howard, explicó que el avión estaba terminado con la salvedad de los sistemas de control, cuya complejidad se debía a que el aparato no podía manejarse, en ningún caso, con la fuerza del piloto, a diferencia de todas las aeronaves que se habían construido hasta entonces que, aunque llevaran sistemas hidráulicos de ayuda, en caso de emergencia el piloto podía controlarlas manualmente. Para Hughes el H-4 era un prototipo del que la industria aeronáutica del país había aprendido lo suficiente como para justificar con creces la inversión realizada. Se trataba de una pequeña inversión en comparación con lo que el Gobierno invertía en laboratorios, la NACA y programas de investigación aeronáutica.

El senador Brewster hizo en público declaraciones relacionadas con el Spruce Goose que hirieron el orgullo de Howard, sobre todo cuando se refirió al avión como flying lumberyard (almacén de madera volante). Las intervenciones en el Senado se interrumpieron para reanudarse en noviembre. Hughes voló a California a toda prisa para ponerse a trabajar en el H-4. Fijó la fecha del inicio de las pruebas de vuelo para el 1 de noviembre e invitó a la prensa, los fotógrafos y autoridades al evento. El tiempo no le acompañó y el 2 de noviembre, de 1947, Hughes invitó a la prensa a bordo para realizar algunas pruebas, sin despegar, sobre las aguas del puerto. Después de varios pases a poca velocidad un periodista de United Press le preguntó a Hughes si aquel día pensaba volar. Howard contestó que no, que los vuelos no los tenía previstos hasta el mes de marzo o abril. Entonces, el reportero le dijo si podía bajar a tierra para escribir su artículo. Hughes solicitó por radio una lancha para que llevara al muelle al corresponsal.

Nadie a bordo lo esperaba. Antes de emprender otra pasada a mayor velocidad, Hughes le pidió al copiloto, Grant, que bajara 15 grados los flaps: la posición para el despegue. Los flaps no bajaron hasta que el mecánico hidráulico, Dugdale, los activó manualmente. El locutor de radio James McNamara estaba en la cabina, cerca de Howard, transmitiendo el evento. Cuando el H-4 empezó a deslizarse sobre el agua, en aquella pasada, McNamara empezó a cantar la velocidad para sus oyentes: «cincuenta, cincuenta y cinco, sesenta, sesenta y cinco…». El mar estaba picado, el movimiento se transmitía al suelo del hidroavión justo hasta el momento en que el locutor iba a decir «setenta y cinco». El gigantesco hidroavión estaba suspendido en el aire, ya no se deslizaba sobre la mar. Y así siguió durante un corto vuelo de una milla que finalizó con un aterrizaje tan suave que ningún pasajero pudo advertir en qué momento regresaron a la superficie del agua. McNamara le preguntó a Hughes si el despegue había sido intencionado a lo que respondió: «Exactamente, me gustan las sorpresas».

Cuando Hughes regresó al Senado, su hidroavión ya había demostrado que era capaz de volar. A pesar de todo, la comisión emitió en abril de 1948 un informe en el que criticaba con dureza la decisión del Gobierno de contratar el H4. Los senadores demócratas no firmaron el informe y emitieron una nota en la que argumentaron que, aunque el informe del comité hablaba de fraude y corrupción, no existía ninguna evidencia que lo probara.

Howard Hughes nunca realizó ningún otro vuelo con el H-4. No es fácil entender por qué no se atrevió a hacerlo y quizá la explicación tenga que ver con el accidente que casi le costó la vida en 1946. Aunque personas cercanas al millonario descartan que Hughes no lo hizo por miedo a volar. Después de las pruebas del 2 de noviembre, los mecánicos reforzaron con aluminio la estructura de las alas porque se habían producido pequeños daños en el laminado. El timón vertical se movía hacia los lados con facilidad. A Hughes le preocupaba mucho tener un accidente con el H-4, como le había ocurrido con el X-F11 porque tan solo disponía de un prototipo. Hasta 1952, Howard visitaría periódicamente las instalaciones de su hidroavión, pero a partir de entonces, de forma progresiva, se olvidaría por completo del proyecto. Después de la guerra los grandes hidroaviones no tenían gran interés para el Gobierno y otros asuntos captaron la atención de Hughes.

El millonario murió en 1976 y poco después la Marina de Estados Unidos barajó la idea de rescatar el proyecto de un gran hidroavión de transporte de carga que se beneficiara del llamado “efecto suelo” (sustentación adicional que se produce cuando una aeronave vuela cerca de la superficie de la tierra o el mar). El proyecto no fraguó. El Spruce Goose lo adquirió el Aeroclub del Sur de California y se convertiría en una de las atracciones de Long Beach, junto con el Queen Mary. En 1988 las compró Walt Disney y posteriormente, en 1993, el gran hidroavión fue trasladado al Evergreen Aviation Museum en McMinnville, Oregon.

En realidad nadie sabe por qué Howard Hughes nunca quiso regresar a los mandos de la cabina del avión más grande que jamás se ha construido, para hacerlo despegar: la obra cumbre de su historia aeronáutica.

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de Francisco Escarti Publicado en Aviones

Solar Impulse 2: bordeando todos los límites

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Cuando el dibujante Hergé, creador de Tintin, Milú y el capitán Archibaldo Haddock, necesitó un sabio para su serie de comics —el profesor Calculus— lo importó del mundo real y copió la figura de Auguste Piccard: una poderosa frente despejada, gafas, bigote, melena en el cogote y un gesto de curiosidad que nunca abandona su rostro. El científico suizo nació en Basilea el 28 de enero de 1884 y fue la primera persona en contemplar con sus propios ojos la curvatura de la Tierra. Aquello ocurrió en 1931, cuando Piccard ascendió en globo a la estratosfera (15 780 metros). Nadie lo había hecho antes. Años después, en 1948, descendió en el océano a 3150 metros de profundidad con un batiscafo de su invención. Auguste Piccard descubrió el Uranio 235, construyó los sismógrafos y galvanómetros más precisos de su época y realizó experimentos, utilizando un aeróstato, para demostrar la validez de las teorías de Einstein. Murió en Lausanne en 1962, a los 78 años.

El año en que falleció Auguste Piccard, su hijo Jacques cumplió 40 años. Desde hacía dos años ostentaba el récord de inmersión oceánica que había obtenido con su batiscafo, el Trieste, en la fosa de las Marianas, a 10 916 metros. Jacques demostró que existía vida en profundidades donde no se creía que la hubiera, lo que cuestionó la idea de utilizar los fondos marinos para almacenar residuos tóxicos. En 1968 creó la Fondation pour l’Etude et la Protection de la Mer et des Lacs y construyó sumergibles experimentales para estudiar los ecosistemas de las profundidades marinas medias. Falleció en Ginebra, en 2008, a los 86 años de edad.

Al morir Jacques, habían transcurrido ya 9 años desde que Bertrand Piccard diera la vuelta al mundo sin escalas, acompañado de Brian Jones, en un aeróstato: el Breitling Orbiteer 3. Tardaron 19 días, 21 horas y 47 minutos, en recorrer 45 755 kilómetros, de Château d’Oex en Suiza a Egipto. La hazaña les valdría el trofeo Harmon y la Medalla de Oro de la Federación Aeronáutica Internacional. En noviembre de 2003, Bertrand se embarcó en un nuevo proyecto en cooperación con la Escuela Politécnica de Lausanne: un avión propulsado por energía solar, capaz de volar alrededor del mundo.

Bertran Piccard, a sus 57 años, el último de esta saga de hombres de ciencia y aventuras, acaba de emprender en compañía de André Boschberg un largo viaje a bordo de la única aeronave que se ha construido en la historia de la aviación, capaz de volar, con un piloto a bordo, ininterrumpidamente, día y noche, alimentada con energía solar. Su avión, el Solar Impulse 2, incorpora la última tecnología aeronáutica para hacer posible la circunvalación a la Tierra.

El pasado 18 de marzo voló su cuarta etapa: de Varanasi (India) a Mandalay en Myanmar (Birmania). Recorrió 1401 kilómetros en 13 horas 29 minutos. Desde que despegó de Abu Dhabi (Emiratos Árabes Unidos), el 9 de marzo, sus vuelos no han superado todavía las 16 horas. La siguiente etapa, de Mandalay a Chongqing (China), también es relativamente corta (1389 kilómetros) y, en función de la meteorología, los pilotos tienen previsto iniciarla el jueves 26 de marzo. El Solar Impulse 2, de Chongqing volará a Nanjing, Hawaii y Phoenix. No está aún definido el lugar de Estados Unidos donde hará escala antes de llegar a Nueva York, ni tampoco el sitio de la primera parada al otro lado del Atlántico antes de emprender el último trayecto hasta Abu Dhabi. El regreso a la ciudad de los Emiratos se supone que ocurrirá en agosto de 2015. De Nanjing (China) a Hawaii (Estados Unidos) la longitud de la etapa es del orden de 8500 kilómetros para lo que el avión necesitará volar durante unos 5 días ininterrumpidamente. Con un solo piloto a bordo, las etapas sobre el Pacífico y el Atlántico serán una dura prueba para André y Bernard.

La misión del Solar Impulse 2 se coordina desde un centro de control situado en Mónaco que está en contacto permanente, vía satélite, con la aeronave. De acuerdo con sus patrocinadores, el objetivo de esta iniciativa es «que el mundo de la innovación y la exploración contribuya a la causa de las energías renovables para demostrar la importancia de las tecnologías limpias en el desarrollo sostenible y recuperar los sueños y emociones en el corazón de la aventura científica»

Todo en este aeroplano bordea el límite de lo posible. Desde su envergadura, de 72 metros, similar a la del Airbus A-380, a los 4 metros de diámetro de sus hélices propulsoras. Sus estrechas y alargadas alas de 269,5 metros cuadrados de superficie llevan 17 000 celdas solares. Si las celdas solares de los paneles comerciales tienen una eficiencia de un 11%, las del Solar Impulse 2 alcanzan el 23% (un valor próximo al máximo teórico del 30%). Los 633 kilogramos de baterías de ion litio, capaces de almacenar 260 vatios hora de energía por kilogramo, junto con la altura que haya podido alcanzar, constituyen toda la reserva energética de que dispone para navegar en ausencia de radiación solar; en total, esta cifra ronda los 200 kilovatios hora.

Durante el día la radiación solar produce más energía de la que el aeroplano necesita para volar y con este surplus carga las baterías y asciende; a lo largo de la noche pierde altura y consume energía de las baterías. El problema es que al aumentar la altura, aunque la radiación solar es mayor, la densidad del aire es menor y es necesario incrementar la velocidad para no perder sustentación lo que se traduce en mayor resistencia, cuyo consumo energético no compensa el incremento de radiación solar. El Solar Impulse 2 asciende a 8500 metros durante el día, lo que implica que el piloto que viaja en una cabina sin presurizar, necesite oxígeno; por la noche desciende hasta 1500 metros.

La propulsión la generan cuatro motores de 17,5 kilovatios de potencia máxima que mueven las grandes hélices, extraordinariamente eficientes.

De la energía solar que incide sobre las alas, más de 1 kilovatio por metro cuadrado a pleno sol, las celdas fotovoltaicas solamente capturan un 23%, todo el sistema eléctrico (control de potencia, baterías, convertidores y motor) tiene un rendimiento de un 84% y las hélices del 77%; al final, de la energía solar se aprovecha menos del 15%.

La estructura del Solar Impulse 2, extraordinariamente resistente y flexible, construida con fibra de carbono, es muy ligera, con lo que el ala pesa del orden de 2 kilogramos por metro cuadrado de superficie. El peso del avión, con carga, es de 2300 kilogramos. Las grandes deformaciones del ala, en vuelo, alteran de forma significativa la posición del centro de gravedad del aeroplano, y estas variaciones complican el sistema de control de vuelo. Hace unos años el Helios, otra aeronave solar, se perdió debido a que su sistema de control de vuelo no supo gestionar las variaciones de la posición del centro de gravedad.

El avión vuela muy despacio con el objeto de reducir al mínimo el consumo de energía. La velocidad de crucero durante el día puede alcanzar los 90 kilómetros hora y por la noche se reduce a 60, para disminuir el consumo.

Se trata de una máquina muy compleja, en la que todos sus componentes funcionan en el límite de lo tecnológicamente viable. Una de las claves del éxito del proyecto es disponer de una predicción meteorológica muy bien ajustada a la realidad. La dependencia de los vientos y la radiación solar en las trayectorias oceánicas es de tal magnitud que cualquier error en la estimación del valor de estos parámetros, a lo largo de los días que puede durar el vuelo, puede hacerlo fracasar.

El Solar Impulse 2 no es el único proyecto de navegación aérea con energía solar. Desde que Ray Buchard hizo despegar en California el primer artefacto solar no tripulado, en 1974, esta tecnología ha continuado desarrollándose. El primer vuelo tripulado con un avión solar lo realizó el Gossamer Penguin de Paul McReady, en 1980; fue su hijo, Marshall de trece años (y 35 kilogramos) quien lo pilotó. Sin embargo, los proyectos de aeronaves solares tripuladas han suscitado menos interés industrial que los drones solares. Aeronaves no tripuladas, capaces de permanecer en el aire durante días, meses, recibiendo del sol la energía que necesitan para volar y cumplir con la misión asignada, tienen interés militar y civil. Hace un año, Google compró la empresa Titan Aerospace embarcada en el desarrollo de una nave solar no tripulada capaz de mantenerse en vuelo durante largos periodos de tiempo en la estratosfera. Una red de estas aeronaves serviría para facilitar las comunicaciones en lugares aislados, a un coste inferior del de los satélites. La adquisición de Google se produjo casi al mismo tiempo que Facebook compró Ascenta, una empresa de ingeniería cuyos fundadores participaron en el diseño de los primeros vehículos solares (Zephyr) que desarrolló QinetiQ para el ministerio de Defensa del Reino Unido. El lanzamiento de satélites es muy caro, por lo que las aeronaves no tripuladas solares pueden convertirse en una alternativa viable para construir una red de comunicaciones global. Google y Facebook así lo han entendido.

Al margen de este tipo de aplicaciones civiles, no parece que los aviones solares planteen un futuro muy prometedor sobre todo en el segmento del transporte aéreo de mercancías o pasajeros. Así lo ven Bertran Piccard y André Boschberg que, con este proyecto, se conforman con hacer causa de las energías renovables y recuperar el espíritu de la aventura científica. Sin embargo, cualquiera puede argumentar que la cantidad de energía sucia que se ha consumido para construir el Solar Impulse 2 supera con creces el ahorro energético que pueda obtenerse de todos los vuelos que realice a lo largo de su vida útil; si a esa energía se le añade la necesaria para transportar por todo el planeta el equipo que lo apoya, el balance es desastrosamente negativo para la capa de ozono. En cuanto a la aventura, hay gente que se pregunta cuál es la verdadera misión del piloto a bordo. Y esa es la cuestión, que el proyecto bordea muchos límites.

La etapa prevista para el próximo jueves no parece muy complicada, ni la siguiente hasta Nanjing; pero, desde allí hasta Hawaii es otra cosa. Para el piloto serán cinco o seis días seguidos encerrado en una cabina sin presurizar de 3,8 metros cúbicos, que asciende a 8500 metros y baja a 1500, con temperaturas exteriores entre -40 grados y + 40 grados, acompañado de 6 botellas de oxígeno, un paracaídas, una balsa salvavidas y suficiente agua y comida para una semana. Con ordenadores de navegación a bordo y un potente enlace de datos con el centro de control de Mónaco, no sabemos exactamente que tareas de navegación y control se reservará el piloto, lo que sí podemos imaginar es que lo pasará bastante mal y hay que desearle mucha suerte.

 

de Francisco Escarti Publicado en Aviones

Apagafuegos: Bombardier 415

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Raras veces uno tiene el privilegio de contemplar el vuelo de los apagafuegos. Sus largas y estrechas alas les confieren unas excelentes propiedades aerodinámicas y evolucionan con increíble precisión a poca velocidad. Ayer pude tomar algunas fotos de estos aparatos en su noble lucha contra las llamas que asolaron centenares de hectáreas del Parque Natural del Montgó. Quizá lo más espectacular fueron las operaciones de carga de agua en la bocana del puerto de Denia de los Bombardier 415. Con un pasillo cuya anchura es de un centenar de metros escasos, entre los diques del puerto, los 28,6 metros de punta a punta de las alas del avión parecían llenarlo cada vez que a 130 kilómetros por hora pasaban por la bocana para tomar agua.

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El Bombardier 415, Superscooper, puede cargar 6150 litros de líquido en unos 12 segundos mientras se desliza sobre la superficie del agua recorriendo 450 metros. Es uno de los mejores aviones apagafuegos que existen en la actualidad. Fue diseñado por Canadair en 1993, a partir del CL-215 y las primeras entregas se efectuaron en noviembre de 1994. Desde el año 2006 lo opera el Grupo 43 del Ejército del Aire español.

La foto recoge el momento en el que uno de estos aviones empieza a levantarse del mar en la entrada del puerto de Denia (Alicante), el 12 de septiembre de 2014, ante la atónita mirada de turistas y curiosos en el dique, junto a los edificios de la Marina deportiva. La carga de los depósitos de agua la inició poco antes, después de que el avión entrara en contacto con el mar tras una maniobra de aproximación nada fácil. De allí se dirigió al incendio, en el Parque Natural del Montgó situado a unos 7 kilómetros del puerto, para descargar el agua. Dos Bombardier 415 efectuaron varias rondas, entre el incendio y el puerto de Denia, durante la tarde lo que impediría el acceso al muelle del puerto de los buques de línea regulares entre Denia y las Baleares mientras duró la operación. Una de las tomas de los Bombardier la frustraría un buque de vela que, ajeno al trasiego de aviones, se adentró en la bocana cuando los apagafuegos iban a cargar agua.

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El buque de pasajeros tuvo que esperar a que los apagafuegos liberasen la bocana del puerto

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Intento frustrado. Un velero a la derecha (no se ve) entra en el puerto y los apagafuegos, uno detrás de otro frustran la toma de agua. La policía, en lancha, navega a toda máquina hacia el velero.

El incendio, cuyas causas se desconocen, arrasó unas 400 hectáreas de monte.

de Francisco Escarti Publicado en Aviones