Sep 7 2015

Aviones y rayos

En 1929, por primera vez en la historia de la aviación, se le atribuiría a un rayo ser la causa de un accidente. Muchos pilotos e ingenieros lo negaron; trataron de demostrar que eso era imposible. Los hechos han venido a demostrar que no tenían razón. Es muy improbable que una descarga eléctrica atmosférica dañe un aeroplano, pero no imposible.

Todos los días nuestro planeta protagoniza unas 40 000 tormentas que producen unos 100 rayos por segundo. Truenos, rayos y relámpagos son meteoros muy frecuentes en el mundo en que vivimos.

A pesar de todo, no se conoce con gran exactitud cómo se forman y propagan, aunque, más o menos, las cosas ocurren de la siguiente manera:

«Cuando una corriente de aire cálido y húmedo se eleva en el seno de una nube hasta alcanzar suficiente altura, se enfría. El agua forma cristales de hielo que, al aumentar de tamaño y peso, caen mezclándose con las gotas de agua ascendentes. Las gotas y los cristales se mueven en el seno de la nube que se carga eléctricamente: en la parte superior la carga es positiva con respecto a la inferior, negativa. Esta polaridad da origen a descargas eléctricas, que son los rayos, entre las capas bajas y altas de la nube y entre la nube y tierra.

La mayoría de los rayos que caen en tierra se originan en las nubes. La nube está cargada negativamente con respecto a la superficie de la tierra y de ella surge una guía que baja hacia la superficie terrestre siguiendo una quebrada cuyos tramos tienen unos 50 metros, a una velocidad del orden de la sexta parte la de la luz. Cuando se aproxima al suelo, de este, salta el rayo de retorno que al encontrarse con la guía produce una descarga muy luminosa (relámpago) e intensa. La corriente eléctrica del rayo tiene una intensidad de unos 10 000 amperios y calienta el aire que se expande con brusquedad, lo que produce el ruido que llamamos trueno.

Los rayos se pueden generar de forma análoga, entre capas de aire (dentro o fuera de las nubes) o entre la parte superior de la nube y tierra, aunque en este último caso la carga de la nube sea positiva con respecto a la del suelo».

Los rayos causan la muerte, todos los años, a miles de personas en el mundo. Algunas estadísticas arrojan la cifra de 24 000 y otras la de 6 000 víctimas anuales de este meteoro. Estos accidentes afectan a individuos, en tierra, que en su mayoría se encuentran a la intemperie y viven en países subdesarrollados. En Estados Unidos el número se reduce a unas 40 o 50 personas. Sin embargo, las muertes producidas por los rayos entre los pasajeros de la aviación comercial son escasísimas.

La oficina francesa d’Etudes et Recherches Aérospatiales estima que cada 1000 horas de vuelo todos los aviones comerciales protagonizan un encuentro con un rayo; eso quiere decir que lo hacen, en promedio, con una frecuencia superior al año. Sin embargo, estas citas con los meteoros eléctricos no suponen un peligro grave para la navegación aérea.

Los aviones reciben casi todos los rayos cuando vuelan entre 1500 y 4500 metros de altura, en zonas tormentosas, con lluvia y temperaturas próximas a cero grados centígrados.

El primer accidente bien documentado de una aeronave comercial, cuya causa se atribuyó al impacto de un rayo, se produjo en un avión Boeing 707 de la Pan American World Airways el 8 de diciembre de 1963. La aeronave sobrevolaba Filadelfia, esperando autorización para aterrizar. El rayo originó el incendio de vapor de combustible que se saldó con la muerte de sus 81 ocupantes y la pérdida de la aeronave; desde entonces, todos los aviones comerciales llevan púas de descarga estática, o pequeñas varillas afiladas capaces de concentrar y disipar la carga eléctrica. En total no hay más de cincuenta casos de accidentes o incidentes en la aviación comercial, cuyo origen se deba a este tipo de meteoros que han causado poco más de 200 fatalidades. Casi todas las víctimas se produjeron en dos accidentes, además del ya mencionado: uno en 1973 con un Fairchild de Ozark Airlines en el que murieron 38 pasajeros y otro en 1985, que afectó un Lockheed L-1011 de Delta, en el que fallecieron 135 personas. La mayoría de los incidentes de este tipo se resolvieron sin ocasionar daños a los pasajeros.

Los pasajeros de una aeronave están protegidos de las descargas eléctricas porque las recibe el fuselaje (normalmente de aluminio), que es altamente conductor, e impide que en su interior se genere un campo eléctrico. Fue Michael Faraday quién explicó este fenómeno y por eso se dice que la caja metálica de la aeronave actúa como una jaula de Faraday. La introducción de componentes de fibra de carbono, incluso de fuselajes completos (Boeing 787, Airbus A350) de este material, suponía ─salvo que se adoptaran otras medida─ la pérdida de la protectora jaula de Faraday. Para evitarlo, los diseñadores de estos aviones han tenido que añadir al fuselaje una especie de malla metálica embebida, en la fibra, para dotarlo con la necesaria protección contra los rayos.

Aunque los pasajeros están protegidos y no pueden recibir ninguna descarga eléctrica, en la práctica, un rayo origina en la aeronave otros efectos que hay que tener en consideración: aumento de temperatura en los puntos que reciben el impacto y en los que se concentra el flujo de corriente, arcos voltaicos en goznes y puntos de soldadura, efectos de la onda de presión asociada (trueno), magnetismo residual y posible ignición de vapores gaseosos inflamables.

De la información disponible cabe deducir que entre un 30% y un 50% de los rayos que reciben las aeronaves producen daños de menor importancia. Por lo general son marcas en los puntos de entrada y de salida. En muy pocos casos, la descarga eléctrica induce averías en los equipos electrónicos, aunque puede generar alteraciones de su funcionamiento, momentáneas.

Como el avión se mueve en el aire mientras recibe el rayo, el punto de entrada, normalmente situado en el morro o en la punta de las alas, se desplaza hacia atrás, ocurriendo lo mismo con el de salida. En las entradas aparece una fuerte luminosidad debida a la ionización del aire. La corriente circula por la parte exterior del fuselaje y abandona la aeronave para cerrar el circuito fuera de la misma, normalmente en tierra.

Después de una larga experiencia y muchos rayos en los lomos de miles de aviones comerciales, se puede asegurar que estas chispas no presentan un gran problema; son mucho menos preocupantes que las turbulencias y las cizalladuras, capaces de abatir cualquier aeronave. Sin embargo, hay un tipo de meteoro eléctrico menos estudiado y conocido: los rayos que se generan en una capa, de una nube, cuya carga es más positiva que la tierra. Estos son diez veces más potentes que los negativos, pero afortunadamente se descargan tan solo en los picos de tormentas muy fuertes, en pocas ocasiones.

La conclusión es que para cualquiera de nosotros, los rayos a bordo de una aeronave no son mas peligrosos que dentro de un automóvil y menos que cuando andamos por la calle. Lo importante es que no nos hayamos olvidado del paraguas, porque si nuestro avión se encuentra con un rayo al aterrizar, lo más probable es que lo necesitaremos al salir del aeropuerto.

Ago 30 2015

El vuelo de los insectos

Abeja

El libro del vuelo de las aves se encuentra disponible impreso y en edición electrónica, para localizarlo haga click en el siguiente enlace: libros de Francisco Escartí

Una simple mosca tiene un pequeño cerebro con unas cien mil neuronas; un hombre cuenta con algunas más: alrededor de cien mil millones de neuronas. La mayoría de las neuronas del pequeño cerebro de la mosca se invierten en coordinar un modo de volar extraordinariamente complejo que hemos podido descifrar desde que se inventaron las cámaras de grabación capaces de tomar 22 000 imágenes por segundo.

En el movimiento descendente, la mosca mueve el ala hacia adelante y, antes de iniciar el ascendente, la gira 180 grados rotando el encastre del ala con el cuerpo; a lo largo del movimiento de ascenso el ala se mueve hacia atrás, al final la gira otra vez para repetir la secuencia. Las alas baten a una frecuencia de 200 ciclos por segundo, aunque en algunos insectos puede llegar hasta 1000.

Esta forma de mover las alas les permite generar sustentación en el movimiento ascendente y descendente de las alas; pueden mantenerse quietos en el aire, o volar en cualquier dirección, hacia adelante, atrás, o de lado. Sin embargo, el vuelo desde el punto de vista del consumo energético resulta muy oneroso y el ejercicio exige unos músculos extraordinariamente poderosos. El único pájaro que mueve las alas de un modo similar al de los insectos es el colibrí.

Los músculos pectorales de los insectos son, proporcionalmente, los más potentes que ha desarrollado la naturaleza. En función del tipo de insecto, los músculos actúan de forma directa sobre las alas, insertándose en su base, o distorsionan la forma del tórax del volador para inducir el movimiento de estos apéndices. Con el segundo método de mover las alas, indirecto, los insectos ahorran bastante energía y es el que utilizan los más evolucionados.

Cuando los insectos poseen alas en tándem, lo normal es que, durante el vuelo, los dos pares realicen de forma simultánea el mismo movimiento.

Según Graham Taylor profesor asociado de Oxford: «El mecanismo de vuelo del moscardón es uno de los más complejos de la naturaleza. Se mueve increíblemente rápido y trabaja a muy pequeña escala. La mosca controla el vuelo mediante músculos que en algunos casos son tan delgados como un cabello humano. Por lo que presenta un reto verlos y entenderlos». Sin embargo, esos pequeños músculos que suponen un 3% de la masa muscular del insecto, desempeñan un papel crucial para controlar el vuelo del animal.

Lo sorprendente es que, a pesar de poseer un millón de veces más neuronas que los moscardones, seamos incapaces de efectuar esos ejercicios.

Ago 17 2015

Del Blériot XI al E-Fan, intrigas y turbulencias sobre el canal de la Mancha

El vuelo sobre el canal de la Mancha, la estrecha franja de agua que separa Francia del Reino Unido, continúa siendo un reto para la aviación. Cuando el francés Louis Blériot lo realizó por primera vez, con su Blériot XI el 25 de julio de 1909, inauguró una carrera cuya meta resucitaría con el tiempo varias veces.

A principios de julio de 1909, Louis Blériot ya era capaz de volar con su nuevo aeroplano, el Blériot XI, alrededor de una hora. El motor de su aparato ─que había comprado a Alexander Anzani, un italiano de Goria dueño de una pequeña fábrica en Asniéres─ tenía la extraña propiedad de continuar funcionando cuando los otros se paraban. Anzani ─un personaje con un temperamento lábil, gimnasta y piloto de motocicletas─ poseía unas dotes extraordinarias como mecánico. Blériot le encargó un motor de veinticinco caballos y las adaptaciones para que lo instalara en su aeronave. El italiano hizo un magnífico trabajo. Pero cuando Blériot se sintió en condiciones de optar al premio del Daily Mail, otro pionero de la aviación, Hubert Latham, se le había adelantado.

Alfred Harmsworth, editor del Daily Mail, ofrecía 1000 libras a quién volara sobre el mar, por primera vez, entre Francia y el Reino Unido. El premio estaba cargado de simbolismo. La posibilidad de volar entre el continente y Gran Bretaña, o viceversa, le otorgaría a la aviación la categoría de medio de transporte al tiempo que privaría al Reino Unido de la defensa natural que desde siempre le habían regalado los mares. El editor trató por todos los medios de convencer a Wilbur Wright para que hiciera aquel vuelo, pero el estadounidense se negó. A finales de 1908 se acabó el periodo de vigencia del premio, pero Harmsworth lo extendió por otro año y aumentó la dotación de 500 a 1000 libras. En junio de 1909, Hubert Latham se trasladó a Sangatte para intentar ganarlo con un Antoinette fabricado por Levavasseur.

Latham era un joven deportista que acababa de aprender a volar con el Antoinette IV. Estaba emparentado con el principal accionista de la empresa que fabricaba el avión ─Gastambide─ de la que era director y ocupaba el puesto que poco antes había dejado Louis Blériot, molesto porque Levavasseur empezó a fabricar aviones. A Hubert Latham le apasionaba la caza mayor, era frío y calculador y muy pronto se convirtió en un excelente piloto. A finales de junio se había instalado cerca de Calais para preparar su vuelo a través del canal. Blériot seguía con interés sus movimientos, mientras conseguía lo que hasta entonces no había podido lograr: mantenerse en el aire alrededor de una hora, gracias a su nuevo motor Anzani, con el Blériot XI.

El domingo 18 de julio, a las seis y media de la madrugada, Latham despegó rumbo a las costas británicas con el firme propósito de ganar el premio del Daily Mail. No había recorrido la mitad del trayecto cuando su motor Antoinette ─haciendo honor a la costumbre de los de su época─ empezó a ratear y después se paró. El piloto planeó y logró posarse suavemente sobre las aguas del mar. Levantó los pies y encendió un cigarrillo para fumárselo tranquilamente mientras esperaba que los barcos que le seguían lo sacaran del agua.

El lunes 19, Louis Blériot se reunió en las oficinas del aeroclub de París, en los Campos Elíseos, con algunos de sus amigos. Santos Dumont estuvo allí y salió precipitadamente para decirle a Alice, la esposa de Blériot que lo esperaba en la puerta del edificio dentro del automóvil en que los dos habían llegado, que su marido iba a optar al premio del Daily Mail.

El equipo de Blériot contaba con que a Latham tardarían en enviarle otro aparato. El 21 por la mañana el Bleriot XI llegó a Calais y al mediodía apareció Louis Blériot, con una pierna vendada, muletas y andando con dificultad, debido a las secuelas de su último accidente aéreo del que todavía no se había repuesto. Alice y los médicos cuidaban del piloto que necesitaba dos curas diarias. Louis no estaba en las mejores condiciones para realizar aquel vuelo. Su equipo se empeñó a fondo y cuando se supo que Blériot también estaba en Calais la gente de Levavasseur aceleró los trabajos para hacerle llegar a su piloto, Latham, un Antoinette nuevo. El 22 de julio, diez mecánicos de Levavasseur montaron en Sangatte el nuevo aeroplano que necesitaba Latham. Sin embargo, era distinto al anterior y el piloto tenía que efectuar, al menos, un vuelo de familiarización antes de lanzarse a la conquista del premio.

Anzani llegó de París y cuando se enteró que los mecánicos de Blériot habían modificado su motor organizó una gran trifulca. Les obligó a que restituyeran la configuración original: el éxito de la empresa dependía, en gran medida, de que el motor no se parase antes de llegar a Inglaterra. El truco de Anzani consistía en unas lumbreras situadas en la falda de las camisas por donde salían los gases de escape al final de la carrera de explosión. De esa forma reducía la temperatura del motor, a costa de otros muchos problemas, entre ellos el excesivo consumo de aceite, pero el calentamiento solía ser la principal causa por la que se paraban aquellos primitivos motores.

Louis Blériot, debido a su falta de forma física, tuvo que delegar la organización del vuelo en su colaborador: Alfred Leblanc. El 23 de julio, los aviones de los dos competidores ─el Blériot XI y el Antoinette VII─ estaban listos para volar, pero el tiempo lo impedía. A las dos de la madrugada del 25 Leblanc creyó entender que la situación meteorológica había mejorado y despertó a Blériot. Llevaron a Alice en automóvil para que embarcara en el destructor Escopette, que la Armada francesa había destacado para escoltar a los aviadores en su vuelo sobre el canal. Louis se despidió de su esposa y de allí se fue con Leblanc y su chófer al campamento donde se encontraba el avión y el resto del equipo. Con las primeras luces Anzani despertó a los que seguían durmiendo disparando al aire con su revólver y Blériot hizo un vuelo de prueba de unos diez minutos, aterrizó y esperaron a que amaneciera para cumplir con los requisitos que imponía el premio. A las cuatro horas y cuarenta y un minutos Anzani arrancó el motor. El italiano le recordó a Blériot que tenía que bombear aceite manualmente cada tres minutos. No podía olvidarse de hacerlo si quería llegar a Dover. Todo estaba listo, entonces Blériot miró sorprendido a Leblanc y le preguntó: « ¿Dónde está Dover?». Su jefe de operaciones le indicó una dirección con la mano: «Por allá». Louis despegó para encontrarse al poco tiempo solo en un cielo desde el que no podía ver otra cosa distinta al mar. Fueron diez minutos angustiosos, hasta que la estela de tres barcos le indicaron el rumbo a seguir para alcanzar la costa británica. Se topó con el castillo de Dover cuando el viento empezaba a zarandearlo y allí encontró un lugar donde posarse en tierra. Había recorrido unos 44 kilómetros en 36 minutos y 30 segundos. Su mujer, Alice, anotaría poco después en su diario: «aquello fue el comienzo de la gloria».

Ese día, Levavasseur también madrugó como Leblanc, pero creyó que el tiempo no mejoraría y decidió seguir durmiendo. Cuando se volvió a despertar escuchó el ruido del motor Anzani de Blériot. Ya era demasiado tarde. Dos días más tarde Latham intentó cruzar el canal por segunda vez. El motor del Antoinette VII falló poco antes de llegar a Dover y la travesía terminó con el aparato y el piloto en el mar, por segunda vez.

El Daily Mail se encargó de que la aventura de Louis Blériot tuviera una amplísima divulgación. A raíz de aquel éxito el fabricante francés consiguió una posición de liderazgo en la incipiente industria aeronáutica mundial.

Transcurrieron 72 años hasta que en 1981 el Solar Challenger ─un avión sin baterías, cuyos motores eléctricos se alimentaban exclusivamente con la energía producida en sus paneles de células solares fotovoltaicas─ cruzara el canal volando de Londres a París. Fue el primer avión eléctrico que repitió la hazaña de Blériot, aunque en sentido inverso. En su magnífico vuelo recorrió 163 millas, en unas cinco horas.

Cruzar el canal a nado, en moto de agua, tabla de wind surf o en globo, siempre ha sido noticia. El año 2015 parece que se recordará como aquél en que los aviones eléctricos despertaron. El pasado mes de julio Airbus tenía organizada una gran fiesta en la que la estrella principal era su avión eléctrico: E-Fan. Su piloto, Didier Esteyne, tenía que cruzar el canal para convertirse en el primero en hacerlo a bordo de un avión eléctrico. Si descontamos la hazaña del Challenger, eso es lo que ocurrió, aunque el vuelo no estuvo exento de intrigas y complicaciones que nos traen a la memoria la disputa entre Blériot y Latham de hace más de cien años.

En una nota de prensa, el distribuidor del fabricante de aviones ligeros esloveno Pipistrel, Michael Coates, acusó a Airbus de presionar a Siemens para impedir que el Alpha-Electro de Pipistrel fuera el primer avión eléctrico en cruzar el canal. El vuelo estaba previsto para el 7 de julio, pero una carta enviada por Siemens, dos días antes, le recordó al fabricante de aviones que su motor Dynadyn 80 kw, en su versión actual, no estaba diseñado, ni probado, ni aprobado por ellos para volar sobre el agua. Además, según el contrato entre ambos, Pipistrel necesitaba el permiso de Siemens para efectuar cualquier vuelo con dicho motor. De acuerdo con la versión de Coates, Siemens hizo posible que Airbus consiguiera el récord. Según Coates, Pipistrel ya había demostrado que el Alpha Electro, volando sobre tierra, puede: despegar de Francia, cruzar el Canal, aterrizar en Inglaterra y regresar a Francia sin recargar sus baterías. Coates se expresó en su nota con términos muy duros para con Airbus: «una compañía con bolsillos muy profundos deseosa de ser la primera, primera, primera a cualquier coste».

En otra declaración oficial del director general de Pipistrel, Ivo Boscarol, en la que describe cómo su empresa, a través de su distribuidor francés, había organizado el vuelo para el 7 de julio, se refiere así al Alpha Electro: «…tiene el doble de alcance que su competidor E-Fan y una tercera parte de su precio anunciado. La gran ventaja es probablemente la disponibilidad: la entrega del Alpha-Electro es inmediata ─aunque quizá sin un motor Siemens».

Pero los sustos para Airbus no terminaron con el Alpha-Electro. Algunos medios divulgaron la noticia el día 10 de julio, a primera hora de la mañana, de que Hugues Duval, un piloto francés, acababa de cruzar el Canal a bordo de su pequeño avión Cri Cri: E-Cristaline. Su hazaña lo convertía en el primer piloto que realizaba dicha travesía con un avión eléctrico, arrebatándole, por tan solo unas horas, el récord que con tanto celo perseguía el gigante aeronáutico Airbus. Duval es un conocido piloto acrobático que vuela en el grupo francés Tranchant y que en 2011 logró el récord de velocidad con un avión eléctrico también del fabricante Cri Cri. Hugues Duval despegó en su pequeño avión eléctrico, pero lo hizo encima de un avión convencional, pilotado por su padre, que lo soltó cuando ya había alcanzado suficiente altura. Su vuelo no es comparable al que horas más tarde realizaría el E-Fan, pero la noticia, que se distribuyó poco después del aterrizaje del avión de Airbus en Calais, causó una gran confusión.

El 10 de julio, el E-Fan despegó del aeropuerto de Lydd a las 08:15 (GMT), en Inglaterra, y 37 minutos después tomó tierra en Calais. Pilotada por Didier Esteyne la aeronave voló a unos 1000 metros de altura. El E-Fan es un aeroplano experimental, construido por Airbus para probar las tecnologías que incorporarán sus aviones eléctricos de serie: E-Fan 2.0, un avión de entrenamiento con dos asientos, y el E-Fan 4.0 con cuatro asientos. El E-Fan está equipado con dos motores eléctricos de 40 caballos (HP), cuenta con autonomía de una hora, aproximadamente, está construido con fibra de carbono, pesa en vacío 500 kilogramos y sus baterías de polímero de litio tienen una densidad energética de 207 vatios por kilogramo de peso.

Si comparamos el Blériot XI con el E-Fan, resulta que el aparato del pionero francés pesaba en vacío casi la mitad; aunque, la mayor diferencia está en la motorización: con 25 HP el Blériot, frente a los 80 HP de la aeronave de Airbus. Esto explica que la velocidad máxima del Blériot XI fuera de 75,6 kilómetros por hora, mientras que el E-Fan alcanza los 220.

El vuelo de Louis Blériot poco tuvo que ver con el de Didier Esteyne aunque los dos durasen casi el mismo tiempo. Al parecer, el primero no llevaba una brújula a bordo, un poco de viento lo hubiera detenido en el aire y ni siquiera tenía claro dónde iba a aterrizar. Su motor Anzani era muy ruidoso, pero lo peor no eran los decibelios sino la abundancia de aceite con la que aliñaba al piloto que tenía que bombear lubricante cada tres minutos, con la mano, para que no se gripara. Además, Blériot voló sin haber curado una profunda y dolorosa quemadura, recuerdo de un vuelo anterior. Encontró el castillo de Dover, casi por casualidad, y cerca de allí pudo abrazar a su querida Alice que había seguido a su esposo en un barco de la Armada francesa, mirando al mar, por si Louis se caía del cielo.

El amor de Louis Blériot

Ago 12 2015

El incierto futuro de los automóviles voladores

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

Ago 3 2015

El lagarto basilisco y el origen del vuelo animal

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Ponerse hecho un basilisco es mostrarse enfadado, muy agresivo; eso es lo que solía decir mi abuela, pero no lo he vuelto a escuchar en mi vida. Los basiliscos son animales mitológicos capaces de matar con una simple mirada, de ahí viene su relación con los seres humanos cuando estos se encolerizan. Sin embargo, también se llaman basiliscos los lagartos de varias especies. El basilisco común goza de una extraña habilidad y es que puede andar sobre las aguas; por eso, en algunos lugares es conocido como lagarto Jesucristo o lagarto de Jesucristo.

Shi Ton Tonia Hsieh y George Lauder, de la universidad de Harvard (Massachusetts), han explicado cómo estos lagartos Jesucristo se desplazan sobre la superficie del agua. Golpean verticalmente el líquido con sus pies, luego los mueven rápidamente hacia atrás y después los sacan del agua para llevarlos a la posición inicial. Lo más llamativo es que cuando el pie entra en el agua se crea una bolsa de aire, entre la superficie de la planta del pie del animal y el medio acuoso, que se deshace, antes de que lo abandone, mientras se mueve hacia atrás. De esta forma son capaces de recorrer distancias de unos 4,5 metros a una velocidad de 1,5 metros por segundo. Cuando pierden velocidad se hunden y nadan como cualquier otro animal. Estos lagartos, de adultos, pueden pesar unos 200 gramos.

Desde hace ya muchos años los científicos debaten sobre el origen del vuelo animal. Unos defienden la teoría de que fueron trepadores los que desarrollaron las alas para lanzarse desde los árboles contra sus presas y otros que los animales cazadores de insectos empezaron a utilizar estos apéndices para atrapar a sus víctimas o escapar de los enemigos. La discusión acerca de cómo se inició el vuelo tuvo su origen poco después del descubrimiento de lo que, durante mucho tiempo, fue el ancestro más antiguo conocido de los actuales pájaros: Archaeopteryx. Este animal vivió hace unos 150 millones de años en lo que hoy es el sur de Alemania y que entonces era un archipiélago de islas en las que el clima se asemejaba al de nuestros trópicos. En total, se han encontrado doce fósiles del Archaeopteryx y una pluma, en Solnhofen (Alemania), que podría pertenecer, o no, a estos animales. El primer hallazgo data del año 1860-61.

Las dos teorías sobre el origen del vuelo animal tratan de encontrar apoyo en la estructura de Archaeopteryx. Los defensores de la teoría arbórea argumentan que las garras en las manos y los pies de este lagarto se asemejan a las de los pájaros que trepan a los árboles. Sus oponentes esgrimen que las patas de Archaeopteryx indican que fue un gran corredor. Sin embargo la hipótesis de los cazadores pedestres tiene el inconveniente de que, al saltar, el animal pierde velocidad, algo indeseable tanto para un depredador como para el que huye de algún enemigo. El salto solamente tiene sentido como maniobra evasiva si es para lanzarse por un acantilado, pero en el archipiélago donde vivió Archaeopteryx no abundaban los roquedos. Además, el crecimiento de las alas no favorece la velocidad, característica esencial de los andadores. Y para complicar las cosas: en el sur de Alemania tampoco había muchos árboles hace 150 millones de años.

John J. Videler, en su libro Avian Flight, apunta una tercera vía evolutiva que pudo seguir el Archaeopteryx para que sus descendientes llegasen a volar. Según él: «los ancestros del Archaeopteryx eran dinosaurios Jesucristo capaces de explotar el truco de correr sobre el agua para escapar de los depredadores y viajar entre islas en las lagunas de coral de la Europa Central de hace 150 millones de años. En un principio utilizaban los brazos para mantener el equilibrio mientras corrían sobre el agua. De forma gradual los brazos evolucionaron para convertirse en alas que generaban sustentación capaz de incrementar la distancia cubierta con mayores pesos corporales».

Del estudio del fósil del Archaeopteryx de Berlín se deduce que su peso rondaba los 0,25 kilogramos y sus alas, con un área de 0,06 metros cuadrados, eran relativamente grandes. Tenían doce plumas primarias (las que se insertan en la mano) con tres dedos, que cubrían un 40% del ala. No poseían la capacidad de generar empuje, al no poder batirlas el animal, pero los Archaeopteryx sí extendían y replegaban las primarias con lo que variaban la forma y superficie del ala. Eran unas alas diseñadas para generar sustentación con un ángulo de ataque muy grande, sin entrar en pérdida. Y además de las alas, estos animales, poseían una amplia cola que también aportaría sustentación y equilibrio durante la marcha a gran velocidad sobre el agua. La grajilla (corvus monedula) es el ave actual cuyo peso y alas se asemejan más al Archaeopteryx.

Videler también nos recuerda en su libro que hay aves capaces de andar sobre el agua, como los somormujos. Estos pájaros lo hacen durante sus danzas nupciales, previas al emparejamiento, y utilizan técnicas diferentes a las de los lagartos basiliscos. Incluso pudiera ser que los Archaeopteryx emplearan un método original, que desconocemos, para correr sobre la superficie del mar. Su hipótesis es que los ancestros de nuestros pájaros ni caminaban sobre la tierra firme ni se lanzaban de los árboles, simplemente andaban sobre las aguas con unos apéndices estirados que les ayudaron a mejorar sus correrías, primero aliviando el peso y, más tarde, cuando aprendieron a batirlas, ganando velocidad.

Los lagartos basiliscos de 200 gramos corren sobre el agua a 5,4 kilómetros por hora y las grajillas del mismo peso vuelan a 45 km/h. Si algo parecido a un lagarto, con alas, llegó a convertirse en grajilla es perfectamente posible, aunque va a ser difícil que lleguemos a saberlo con seguridad.

Jul 29 2015

El vuelo más largo de un avión eléctrico

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

Jul 20 2015

Plutón: historia del que fue el planeta más alejado del Sol

Imagen: NASA

Tras un viaje que ha durado nueve años y medio, el vehículo de la NASA New Horizons consiguió pasar muy cerca de Plutón, el 14 de julio de 2015. Se trata de un astro, hasta hace muy poco el noveno planeta del Sistema Solar y apenas han transcurrido un centenar de años desde que sabemos de su existencia.

En 1894, por primera vez en la historia de la Astronomía, se construyó un observatorio astronómico en un lugar elevado, a 2100 metros de altura, alejado de las luces de las grandes ciudades. Percival Lowell, un joven millonario de 39 años graduado en Harvard, obsesionado por los canales marcianos que había dibujado el astrónomo italiano Giovanni Schaparelli, financió el proyecto. Durante los siguientes 15 años, Lowell, se dedicó al estudio de aquellos surcos desde su observatorio en la ciudad de Flagstaff, Arizona. A la gente le entusiasmó la idea de que alguna civilización había construido sobre la superficie de Marte gigantescos acueductos para llevar el agua de sus polos a las zonas desérticas del planeta, pero la comunidad científica se mostró bastante escéptica con esta hipótesis.

Los canales marcianos hicieron popular a Percival Lowell, sin embargo su mayor aportación al conocimiento científico la llevó a cabo durante los últimos diez años de su vida que empleó en la búsqueda de un planeta invisible. Lowell desarrolló la hipótesis de que las variaciones en las órbitas de Urano y Neptuno se debían a la influencia de un astro, hasta entonces desconocido, que designó con el nombre de Planeta X.

Neptuno había sido descubierto, en 1846, después de que Alexis Bouvard publicara en sus tablas astronómicas la órbita de Urano y sugiriese que había otro cuerpo celeste cuya fuerza gravitatoria perturbaba el movimiento del planeta. El matemático francés Urbain Le Verrier calculó la posición exacta del invisible astro y la envió al observatorio de Berlín desde donde días después localizaron al planeta en el lugar indicado. Influenciado por aquel episodio extraordinario, en 1906, Percival Lowell concluyó que Urano y Neptuno describían órbitas que no se ajustaban a sus masas y que la desviación se debía a la influencia de otro astro invisible: el Planeta X.

El hombre de negocios, matemático, diplomático, viajero y astrónomo, que fue Percival Lowell, murió en 1916 a causa de una hemorragia cerebral sin encontrar su planeta. Dejó un legado de un millón de dólares para financiar la búsqueda del Planeta X, pero su viuda, Constance, trató de impedirlo al reclamar los fondos y el observatorio no pudo disponer del dinero necesario para continuar las exploraciones.

Pocos años después de la muerte de Lowell, otro estadounidense, William Henry Pickering, en 1919, también suscribiría la hipótesis de que las órbitas de Urano y Neptuno daban a entender que existía un planeta desconocido que las alteraba, ya que no se ajustaban a sus respectivas masas. Sin embargo, los astrónomos del observatorio de Mount Wilson no lograron encontrar el planeta misterioso anunciado por Pickering.

La batalla legal de Constance, contra el observatorio astronómico Lowell por el disfrute del legado de su difunto esposo, duró unos diez años. En 1929 el director del centro pudo contratar a un colaborador para reiniciar la búsqueda del Planeta X; se llamaba Clyde William Tombaugh.

Clyde no había recibido educación universitaria por falta de medios económicos y cuanto sabía lo había aprendido por su cuenta. A los 20 años construyó su primer telescopio. Con la ayuda de aquél artefacto hizo dibujos de Marte y Júpiter y los mandó al observatorio Lowell. Los científicos del centro, impresionados con la capacidad de observación del muchacho, lo contrataron y le asignaron la tarea de explorar la zona del espacio en donde debía hallarse el Planeta X. Tombaugh tardó un año en encontrarlo: el 18 de febrero de 1930 en el observatorio Lowell en Flagstaff, Arizona, descubrió al misterioso planeta.

La noticia dio la vuelta al mundo. Por haberlo descubierto, el observatorio Lowell tenía que asignarle un nombre al último planeta conocido del Sistema Solar. La viuda de Lowell propuso tres: Zeus, Percival y Constance. Ninguno fue aceptado por los directivos del observatorio. Al final, todos los empleados del centro eligieron el nombre, mediante votación de una lista corta en la que figuraban tres designaciones para el planeta: Minerva, Cronus y Plutón. Plutón fue la ganadora: un dios lejano, despiadado y severo.

Y es que Plutón, el último y más lejano de los planetas del Sistema Solar, se encuentra muy lejos de la Tierra: en una órbita cuyo radio medio es del orden de 40 unidades astronómicas (UA), es decir 40 veces mayor que la distancia de la Tierra al Sol (1 UA equivale a la distancia media de la Tierra al Sol, aproximadamente igual a 150 millones de kilómetros). Su nombre, de dios gélido que mora en las entrañas de la Tierra, evoca lejanía, oscuridad, frialdad, atributos del remoto lugar en el que se encuentra, en un sitio que se suponía cercano a la frontera del Sistema Solar.

En 1931, a Plutón se le asignó una masa capaz de inducir en las órbitas de Neptuno y Urano el efecto estimado por Lowell, por lo que debía ser similar a la de la Tierra. Sin embargo, en 1948, la masa de Plutón volvió a recalcularse y su valor se redujo a una décima parte de la masa de la Tierra. En 1976 y 1978 nuevos cálculos basados en las características de su albedo (porcentaje de radiación reflejada cuando se ilumina el astro) y el descubrimiento de una de sus lunas (Caronte) redujeron la masa estimada de Plutón a una cantidad que es del orden de quinientas veces más pequeña que la masa de la Tierra.

La masa de Plutón es tan exigua que los científicos llegaron a la conclusión de que no podía influir en las órbitas de Urano y Neptuno. En 1989, la sonda Voyager 2, facilitó que se hiciera una estimación más precisa de la masa de Neptuno. Al recalcular las órbitas de los anteriores planetas, con este valor, pudo comprobarse que no existen desajustes y que para explicar las trayectorias de estos planetas (Urano y Neptuno), alrededor del Sol, no es necesario que exista ningún Planeta X, como había supuesto Lowell. Al parecer, fue una coincidencia extraordinaria que hubiese un planeta en el lugar que supuso Percival Lowell para explicar unas inexistentes alteraciones en las órbitas de Urano y Neptuno.

Lowell alimentó el interés del gran público por la Astronomía con dos historias que con el tiempo se demostró que eran falsas: la civilización marciana y el misterioso Planeta X que alteraba las órbitas de Urano y Neptuno. El estadounidense consiguió que muchas personas, en todo el mundo, se interesaran por el Sistema Solar, los planetas y el universo, y esa fue su mayor contribución a la ciencia.

En la actualidad a Plutón ni siquiera se le considera un planeta del Sistema Solar. En 2006, la International Astronomical Union (IAU) decidió que un planeta debía orbitar alrededor del Sol, tener suficiente masa para mantener una forma esférica y moverse en una órbita despejada. Plutón no cumple la tercera condición ya que se mueve en una órbita en la que ocupa el 7% de la masa total. A estos cuerpos celestes la IAU los bautizó con el nombre de «planetas enanos». Y es que este planeta se encuentra en un lugar del Sistema Solar que se conoce con el nombre de Cinturón de Kuiper, formado por una especie de anillo que se extiende tras la órbita de Neptuno a una distancia de 30 a 55 UA, aproximadamente. El anillo está ocupado por centenares de miles de cuerpos helados de más de 100 kilómetros de diámetro un número incontable de pequeños cometas y algunos astros más grandes con un tamaño próximo al de Plutón. En 2005 se descubrió lo que podría haber sido otro planeta, Eris, que en principio incluso se pensó que era un poco más grande que Plutón, aunque posteriormente se corrigió su masa y hoy se estima que es ligeramente inferior.

La sonda New Horizons ya ha dejado atrás a Plutón y ahora se adentra en el Cinturón de Kuiper. Ha tenido la oportunidad de contemplar cómo es la noche cuando se cierne sobre la superficie del planeta enano, iluminado tan solo por el reflejo de su luna Caronte y las lejanas estrellas. En Plutón el invierno austral dura un centenar de años durante los que el Sol no alumbra la superficie polar. Los rayos del Sol llegan a Plutón con un brillo que es mil veces inferior al que vemos desde la Tierra. Cuando la NASA le comentó a Tombaugh, el descubridor de Plutón, que tenía intención de enviar una sonda espacial a su encuentro, el astrónomo comentó que era un lugar inhóspito y frío. Clyde William Tombaugh falleció en 1997, a los 90 años, y New Horizons inició su viaje en 2006. Sin embargo, el responsable del proyecto de la agencia espacial obtuvo autorización de la familia del astrónomo para embarcar en la nave una pequeña cantidad de sus cenizas a las que acompañó con el siguiente rótulo:

«Aquí hay restos del americano Clyde W. Tombaugh, descubridor de Plutón y de la “tercera zona” del Sistema Solar. Hijo de Adelle y Muron, marido de Patricia, padre de Annette y Alden, astrónomo, profesor, aficionado a los juegos de palabras, y amigo: Clyde W. Tombaugh (1906-1997)».

Lowell se las ingenió para predecir la existencia de un planeta con suposiciones erróneas y la casualidad quiso que hubiera un astro en aquel lugar. Tombaugh lo encontró y el mundo recibió con una gran algazara el advenimiento del noveno planeta del Sistema Solar. Años después los astrónomos lo empequeñecieron y le privaron de esa distinción para convertirlo en un planeta enano, como otros muchos, del Cinturón de Kuiper. La sonda New Horizons ha constatado que las decisiones fueron correctas, que Plutón es así de pequeño y que se mueve por unos lugares muy fríos, como decía Tombaugh.

Jul 14 2015

Aviones de papel

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.

Jul 2 2015

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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Jun 24 2015

Los voladores más pesados

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El ingeniero ruso Sikorsky inició la saga de los grandes aeroplanos con su Russky Vityaz, con el que el propio inventor logró volar el 10 de mayo de 1913. La aeronave podía levantarse del suelo con 4940 kilogramos de peso total y era un biplano con 120 metros cuadrados de superficie alar. Su diseñador lo concibió para que la manejaran seis tripulantes y transportara a siete pasajeros. Era un avión monstruosamente grande para una época en la que los aeroplanos apenas habían sido capaces de elevarse con más de 600 kilogramos a cuestas. Igor Sikorsky había empezado con un aeroplano con dos motores, el Le Grand, que después transformaría en cuatrimotor. Desgraciadamente esta aeronave tuvo una corta vida porque el 23 de junio, del mismo año en que nació, quedó dañada seriamente por el impacto de un motor que se desprendió de un Morane que aterrizó cerca de donde estaba aparcada. Sikorsky no reparó a Russky Vityaz porque quería concentrar todas sus energías en el desarrollo de su nuevo proyecto: el Ilya Muromets. Los rusos mantendrían la obsesión por los aviones grandes y, a finales del siglo XX, Antonov fabricó el AN-225, el avión más pesado de la historia de la aviación.

A los cuerpos pesados, el vuelo se les hace difícil. La explicación es muy sencilla porque conforme agrandamos el cuerpo de un volador (manteniendo sus proporciones), el volumen y por tanto, el peso, crece más deprisa que la superficie de sus alas. La relación entre su peso y la superficie de las alas (carga alar) aumenta con el tamaño del volador, hasta que es tan grande que pierde la capacidad de navegar por el espacio.

Si observamos a los pájaros actuales casi no hay especies que superen los diez kilogramos de peso, lo que confirma la teoría acerca de las dificultades que plantea el vuelo a los cuerpos pesados. Hace unos 65 millones de años desaparecieron de la Tierra los animales más grandes que jamás volaron. A pesar de la controversia científica que han suscitado los pterosaurios, parece confirmarse la teoría de que los Quetzalcoatlus northropi pesaban unos 65 kilogramos y sus alas, de punta a punta (envergadura), medían más de 10 metros. Estos magníficos ejemplares desaparecieron para siempre y hoy las especies de aves capaces de volar, que pueblan nuestro planeta, apenas alcanzan la sexta parte del peso de aquellos voladores.

Los pájaros pequeños, como el jilguero europeo y la golondrina común (de unos 16 gramos de peso) tienen alas que soportan un peso del orden de 1,2-1,7 kilogramos por metro cuadrado. El peso dividido por la superficie de las alas es un parámetro importante en cualquier volador, que se denomina carga alar. Estos pájaros tan livianos vuelan a velocidades de 36-46 kilómetros por hora.

Entre las aves más pesadas se encuentran los cisnes. El cisne chico y el cisne vulgar pesan de 6,7 a 10,8 kilogramos y sus cargas alares son del orden de 14,7-16,6 kilogramos por metro cuadrado. Tal y como era de suponer, conforme aumenta el peso del animal la superficie de las alas no crece en la misma proporción y por tanto la carga alar aumenta. El incremento de la carga alar, entre al golondrina y el cisne, es muy significativo (se multiplica por diez, aproximadamente). Para compensar esta pérdida de superficie en las alas, el pájaro más pesado tiene que volar, a la misma altura, más deprisa, porque sabemos que la sustentación es proporcional a la superficie del ala y al cuadrado de la velocidad. Sin embargo, los cisnes vuelan a una velocidad de 58,3-66,6 kilómetros hora, más deprisa que los jilgueros (46 Km/h), pero no tres veces más deprisa que es lo que parece que debería ocurrir.

¿Cómo es posible que con tan poco incremento de velocidad, con respecto a los jilgueros, los cisnes puedan mantenerse en vuelo? Es algo que no está nada claro.

Si observamos lo que ocurre con los aviones, podemos constatar que el Boeing 737-600 (66 toneladas de máximo peso de despegue) y el Airbus A-320 (73,5 toneladas de máximo peso de despegue) tienen una carga alar de 528-599 kilogramos por metro cuadrado, respectivamente, y su velocidad de crucero es de unos 850 kilómetros por hora. El Boeing 747-400 ER (412 toneladas) y el Airbus A380 (590 toneladas), con cargas alares de 762-698 kilogramos por metro cuadrado, también respectivamente, mantienen velocidades de crucero de unos 900 kilómetros por hora. En este caso existe una clara proporción entre el incremento de la velocidad de crucero, en relación con el de la carga alar. Con los aviones ocurre, como en los pájaros, que con el peso del volador aumenta la carga alar y la velocidad de crucero, pero —a diferencia de ellos— el incremento de velocidad se ajusta más al supuesto de que la sustentación es proporcional al cuadrado de la velocidad.

Pájaros y aviones son capaces de mantenerse en vuelo dentro de un amplio rango de velocidades. En el caso de las aeronaves de ala fija, la sustentación además de ser proporcional a la superficie de las alas y al cuadrado de la velocidad, también lo es a la forma del perfil del ala, al ángulo con que recibe el aire (ángulo de ataque) —cuando mayor sea este ángulo, mayor es la sustentación (hasta un valor de unos 20 grados, a partir del cual el ala entra en pérdida)— y a la densidad del aire. A poca velocidad, los aviones aumentan la sustentación con dispositivos hipersustentadores (flaps) y presentando un mayor ángulo de ataque; sin embargo, con ángulos de ataque elevados el perfil del ala ofrece una gran resistencia al avance. Conforme aumenta la altitud de vuelo la densidad del aire disminuye, lo que también afecta de forma directa la sustentación. A 9000 metros de altura la densidad del aire es una tercera parte de la que tiene a nivel del mar (1,2 kilogramos por metro cúbico), en condiciones estándar.

El aumento del peso, en un avión comercial, exige alas de mayor tamaño lo que plantea problemas estructurales y operativos. Por esos motivos, es difícil construir aeronaves cuya carga alar exceda los 800 kilogramos por metro cuadrado. Para esos valores de la carga alar la velocidad del vuelo de crucero ideal debería superar los 900 kilómetros por hora, operando a unos 30 000 pies de altitud. En esas condiciones el avión se aproxima a la velocidad del sonido en cuyo umbral la resistencia aumenta de forma brusca y considerable y puede considerarse como un límite operativo. De acuerdo con todo lo anterior, aeronaves de 600 toneladas de peso máximo de despegue, como el Airbus A380, se encuentran muy cerca del límite del peso máximo práctico. La aeronave más pesada que existe en la actualidad es el Antonov AN-225, Mriya, de la que se ha fabricado una sola unidad y es capaz de levantar 640 toneladas de peso máximo de despegue. Su velocidad de crucero es de 800 kilómetros por hora, pero su consumo de combustible es muy elevado.

Con respecto a los pájaros, que baten las alas, hemos visto que los más pesados vuelan bastante más despacio de lo que se supone que tendrían que hacer utilizando un modelo de ala fija. Algunos estudiosos dicen que los gansos vuelan casi al borde de la pérdida aerodinámica, con un ángulo de ataque considerable, lo que les obliga a realizar un gran esfuerzo. Quizá sea así, pero la realidad es que sabemos muy poco del vuelo de las aves pesadas que de forma milagrosa consiguen unas prestaciones excepcionales.

De momento parece que es difícil encontrar pájaros que vuelen con un peso superior a los 10 kilogramos y aeronaves que levanten más de 600 toneladas en el despegue, algo que en el caso de los aviones se explica bien, pero que no está del todo claro en el de las aves.