Volando en V
Los extraños aviones de bajo consumo que podrían volar a partir de 2027. Los ingenieros están estudiando nuevos diseños radicales para aviones comerciales que consumirían menos energía y reducirían las emisiones.
Gustavo Sierra
gustavohectorsierra@gmail.com
4 de noviembre de 2022

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Diseños no convencionales, como las formas de “ala combinada” utilizadas en algunos aviones militares, se han planteado como posibilidades para los aviones de pasajeros. En este caso, los conceptos de Airbus para aviones comerciales de emisiones cero, previstos para 2035. AIRBUS (RENDERIZADO)

Los aviones de pasajeros no son sólo incómodos para los pasajeros de la clase económica, son también muy ineficientes en términos de ahorro de combustible. Prácticamente no tiene grandes modificaciones en su diseño desde hace 70 años. Y llegaron a su techo cuando las compañías aéreas tienen que hacer la ecuación precio-calidad y las aerodinámicas de ahorro de combustible.

La próxima generación de aviones comerciales necesitará diseños más atrevidos para cumplir las nuevas normas medioambientales y la economía de los pasajeros y las aerolíneas. Es por eso que los ingenieros aeronáuticos están volviendo a sentarse ante los tableros de diseño para intentar encontrar el avión en el que podríamos volar muy pronto.

Y como siempre, para que la industria se mueva, se necesita un incentivo de los gobiernos. Estados Unidos lo está haciendo nuevamente. A través de la NASA, lanzó un concurso para que las empresas de ese país diseñen y construyan un modelo a escala real. Las normas exigen que los participantes diseñen aviones del tamaño de un Boeing 737 que puedan transportar unos 150 pasajeros. La agencia quiere un prototipo que pueda estar en el aire en 2027 y que se pueda producir en serie en la próxima década. 

Aún no se dieron a conocer los diseños sobre los que están trabajando, pero diferentes empresas mostraron en los últimos meses algunas maquetas y dibujos que nos pueden aproximar a lo que serán los aviones que ahorren combustible, contaminen menos el ambiente y den mayor comodidad y eficiencia a los usuarios.

Los llamados conceptos de doble burbuja que combinan dos fuselajes casi redondos utilizan el cuerpo principal del avión para proporcionar sustentación, en lugar de depender principalmente de las alas. (NASA/MIT/Aurora Flight Sciences)

Así es como aparecieron unos aviones de un ancho inusual diseñado por Airbus, la empresa pan-europea, que parecen alas voladoras con pasajeros sentados en 10 o más filas, en comparación con las filas de seis en un Boeing 737. Otros tienen alas largas y delgadas que tendrían que plegarse para caber en las rampas de los aeropuertos. E incluso hay diseños en los que los tradicionales motores bajo el ala se sustituyen por hélices orientadas hacia atrás y montadas en la parte trasera del avión.

En el Salón Aeronáutico de Singapur, el fabricante de aviones europeo presentó un pequeño modelo de avión que, según dice, podría reducir el consumo de combustible en un 20% en comparación con los aviones actuales de un solo pasillo. El Maveric -cuyo nombre es un acrónimo de “modelo de avión para la validación y experimentación de controles innovadores robustos”- es la última encarnación de la carrocería de ala mixta. El diseño triangular difumina la distinción entre ala y carrocería. El diseño del perfil aerodinámico genera sustentación en todo el fuselaje en lugar de sólo en las alas -lo que significa que más potencia llega más lejos- y reduce la resistencia.

En un sector en el que las mejoras de eficiencia suelen provenir de ajustes en el diseño de los motores y los aviones que suponen un aumento del 1 o el 2%, una mejora del 20% sería enorme. Con los motores por encima del fuselaje, el Maveric crearía menos ruido para los que están en tierra, y podría dar cabida a nuevos sistemas de propulsión, incluidas las centrales eléctricas e híbridas. Para los pasajeros, el diseño significaría menos asientos en las ventanas, pero más posibilidades de configuraciones de asientos alternativas y una asignación de espacio más creativa.

Airbus lanzó el programa de diseño en 2017, y el Maveric, que tiene 19 metros de largo con una envergadura de 32 metros, tomó vuelo por primera vez el año pasado. Y no es el primero en su tipo de forma triangular que está en operaciones. Un proyecto similar, el ala híbrida X-48, pilotado por control remoto, realizó más de 100 vuelos antes de que la NASA y Boeing concluyeran su proyecto conjunto en 2012. Y el bombardero B-2 de Northrop lleva volando casi 30 años.

La NASA había convocado a un concurso similar hace 10 años que se centraba más en la eficiencia de los diseños que en la capacidad de hacerlos comercialmente viables. Ahora, se concentra en aviones que sean más eficientes y puedan entrar en la flota para marcar la diferencia en las emisiones de la industria de la aviación. “Llevamos 20 años trabajando en configuraciones avanzadas, pero la última vez que fui al aeropuerto no vi ninguna volando”, dijo Brent Cobleigh, director del proyecto de demostraciones de vuelo y capacidades de la NASA en una conferencia global.

Los diseñadores de aviones se han agrupado en torno a tres diseños principales, que, según los participantes en el último concurso, se espera que ocupen un lugar destacado en las candidaturas. Llevan nombres exóticos -como alas transónicas con refuerzos, cuerpos de alas mixtas y burbujas dobles- que reflejan lo alejados que están de la mayoría de los aviones convencionales que ahora transportan pasajeros comerciales en todo el mundo. 

Airbus lanzó el programa de diseño en 2017, y el Maveric, que tiene 19 metros de largo con una envergadura de 32 metros, tomó vuelo por primera vez el año pasado. Y no es el primero en su tipo de forma triangular que está en operaciones.

Otro diseño que está marcando tendencia y que ya tiene un desarrollo notable es el que realizó la empresa holandesa KLM y que denomina Flying-V. Se trata de un avión de larga distancia muy eficiente energéticamente hablando. El diseño de la aeronave integra la cabina de pasajeros, la bodega de carga y los tanques de combustible en las alas, creando una espectacular forma de V. Los cálculos informáticos prevén que la forma aerodinámica mejorada y el peso reducido de la aeronave también reducirán el consumo de combustible en un 20% en comparación con las aeronaves más avanzadas de la actualidad.

KLM presentó el modelo a escala por primera vez durante la ceremonia por los 100 años de la empresa, en octubre de 2019. Varios socios se han involucrado en el proyecto, incluido el fabricante Airbus. Pieter Elbers, presidente y director ejecutivo de KLM asegura que “colaborar con socios y compartir conocimientos nos lleva a todos más lejos. Es por eso que seguiremos desarrollando el concepto y siguiente paso será volar el Flying V con combustible sostenible”. Justo lo que busca la NASA. Es probable que veamos este avión entre los que recibirán las primeras aprobaciones para volar en Estados Unidos.

La agencia tiene previsto recurrir además a su presupuesto espacial para financiar parte de la construcción y las pruebas del diseño ganador, que tiene previsto anunciarse en enero. Los nuevos aviones desarrollados este siglo por Airbus y Boeing requirieron inversiones de 10.000 millones de dólares o más, por lo que cualquier avión futuro necesitará una importante financiación externa similar o superior.

Todos estos diseños prometen una mayor eficiencia en el consumo de combustible y menores emisiones, principalmente por la reducción de la resistencia aerodinámica. “Los modelos de alas mixtas y las burbujas dobles -que combinan dos fuselajes casi redondos- utilizan el cuerpo principal del avión para proporcionar sustentación, en lugar de depender principalmente de las alas. Y eso es altamente eficiente”, opinó el profesor R. John Hansman, director del Centro Internacional de Transporte Aéreo del Instituto Tecnológico de Massachusetts durante una entrevista con el Wall Sreet Journal.

Los modelos de “alas transónicas arriostradas”, que forman el fuselaje, utilizan un tubo convencional para los pasajeros, que es eficiente desde el punto de vista aerodinámico y una forma fácil de presurizar para que los pasajeros puedan respirar oxígeno en altura. “Incorporan alas largas y delgadas que tienen menos resistencia en vuelo que las convencionales, pero son más delicadas y necesitan puntales de apoyo para reducir la tensión donde se unen al cuerpo”, explican los diseñadores.

         En la industria de la aeronavegación están felices esperando la llegada de los nuevos diseños. Todos quieren modelos nuevos y más eficientes. En estos momentos se están desarrollando decenas de nuevos sistemas de energía, incluyendo alternativas al combustible para aviones, como el hidrógeno y la electricidad, así como materiales compuestos y nuevos sistemas de fabricación. “Pero esto no es un auto que se puede diseñar y sacar al mercado en tres años. Un avión lleva mucho más tiempo”, advierte un ingeniero argentino con muchos años en la industria. “Si no lo hacemos, no habrá nunca un cambio”, se defiende Rich Wahls, director de integración de misiones de la NASA para su programa Sustainable Flight National Partnership, que incluye el concurso de diseño de aviones. “Tenemos que introducir estos nuevos aviones en las flotas rápidamente para lograr un impacto climático”. Los participantes en el concurso de la NASA tienen que demostrar que sus diseños podían producirse en masa a razón de 60 aviones al mes dentro de los próximos cinco años.

         Obviamente que este tipo de grandes proyectos trae controversias. El primero es entre los posibles países constructores y los del mercado comprador. La NASA anunció que uno de sus objetivos es crear un “campeón nacional” que dé al sector de la exportación de aviones -el mayor de Estados Unidos- una ventaja de primer orden. Esto hizo que varios otros países se pusieran a trabajar en la misma línea. Francia, Alemania y el Reino Unido, así como China, Japón y Corea del Sur, también están estudiando la posibilidad de dar el gran salto a un diseño de avión totalmente nuevo. La agencia dice que será una verdadera competición, a pesar del dominio de Boeing en el mercado estadounidense en la producción de grandes aviones comerciales.

Boeing cuenta con ventaja. La empresa ya está trabajando con la NASA en un diseño de ala con refuerzos. Dice que ha estado investigando el concepto durante más de una década, y ve importantes beneficios potenciales en el consumo de combustible y las emisiones. “Debido a que estamos en una competencia activa, no podemos hacer más comentarios en este momento”, dijo la compañía.

Otro desafío es el de convencer a los pasajeros de que vuelen en algo desconocido. La NASA dice que la aceptación por parte de los usuarios es uno de los criterios incluidos en su concurso. Estudios anteriores sobre diseños de alas voladoras demostraron que estar en los asientos exteriores de un avión en V no es más incómodo que volar en el asiento trasero de un Boeing 747 y que la evacuación de la aeronave lleva más o menos el mismo tiempo que uno de los grandes Jumbos actuales. No, de si los nuevos diseños iban a conseguir con su eficacia una baja significativa del precio de los pasajes intercontinentales, no se dijo nada.

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