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¿El ala o la ala? Lo útil es que sea aeroactiva

Este post participa en la VIII Edición del Carnaval de Tecnología, alojada por el blog Los Productos Naturales, autoría del gran divulgador experto en biotecnología y genética entre otras cosas, @jmmulet



Al igual que ocurre muy a menudo en este blog, ¿por qué no empezamos el post con un vídeo?


En este caso, es un vídeo realizado por la NASA, y en un momento explicaré a cuento de qué. Os recomiendo fijaros a partir del 10''. ¡¡PARECE QUE EL AVIÓN BATA SUS ALAS!! En el vídeo lo que se ve es un ensayo de cargas sobre las alas, es decir, están sometiendo a estos elementos a fuerzas más o menos normales a su superficie. Aún así, quiero llamar la atención de que si esto se prueba con un avión comercial, o incluso militar, convencional, las alas terminarían colapsando por fatiga. Colapsar por fatiga es a cómo conseguimos arrancar la anilla o el apéndice de las latas de refresco (atrás-adelante, y así hasta que rompe por acumulación de daños).

Sin embargo, estas alas no se romperán tan fácilmente, y eso es debido a que están hechos con un MATERIAL AEROELÁSTICO. Su nombre no es muy intuitivo: significa que el material se comporta de manera distinto según las cargas a las que esté sometido. Imaginaos que si aplicais 1 kg  en los extremos de las alas, bajarán 3 cm. Pero si aplicas 2 kg, bajarán sólo 4. Es decir, su comportamiento no es lineal. A los aficionados de la Formula1 les sonará que Ferrari, Red Bull y más equipos usaban alerones de "materiales inteligentes", cuando esto no tiene ningún misterio, e incluso han llegado a coches de serie, como es el caso de Ferrari 458 (se explica aquí en el 30'').

Pero volvamos al avión, que ya hablaremos de Ferrari otro día: a esta tecnología aplicada a las alas se le llama AAW (Active Aeroelastic Wing), y es una serie de investigaciones que está realizando la NASA y combina la aerodinámica, los controles activos y la estructura del avión para optimizar su comportamiento a velocidad transónicas y supersónicas. Querían desarrollar y validar el concepto de control de balanceo de la aeronave, mediante el giro de un ala flexible en una aeronave de tamaño natural. Para controlarlo, se maneja la flexibilidad del ala mediante distintos bordes de ataque y bordes de salida (leading and trailing edge). Diciendo esto creo que no he dicho mucho... vamos allá!


La siguiente imagen la he sacado de este paper:

 Como se puede ver, en la AAW se usa ambos bordes para conseguir el roll, es decir, un tipo de giro del avión. Por contra, en las alas convencioanales, sólo se usa TE (Trailing Edge). Aquí hay otra imagen de la NASA que explica lo mismo, pero demasiado pequeña. Esto sigue pareciendo una chorrada, ¿qué mas da mover un flap o dos? ¿Dónde está el avance? La filosofía de diseño de aviones convencionales contempla la deformación aeroelástica como un sinónimo de descontrol de la nave: El giro de una ala por doblarse un alerón puede llevar al fenómeno de aileron reversal. Esto es, que cuando flecte el correspondiente alerón, no gire el avión, ya que la fuerza generada por el alerón se vería contrarrestada por la reducción en el ángulo de ataque por tener una ala aeroelástica. Por ello, los diseñadores han solido huir de alas aeroelásticas, y han rigidizado mucho las alas de los aviones. Si querían que girase añadían apéndices horizontales para ganar momento. A continuación, se ve un vídeo del test (exitoso) que llevó a cabo la NASA en 2005 con la AAW.


Los que mueven los flaps y los alerones es el piloto. Sin embargo, la forma y curvatura que toma el ala para ayudar a realizar el giro es obra de la fuerza del viento.


No quisiera entrar en técnicas y fórmulas específicas, además hay mucha bibliografía en Internet. Pero sí que me gustaría destacar que los grandes precursores de la aviación, los hermanos Wright, usaron este concepto de ala adaptable en el aire, tal y como se puede ver en este gráfico. Las velocidades que alcanzaban no eran tan grandes como para sufrir grandes cargas aerodinámicas, pero movían las alas con un sistema de cuerdas.


@jmmulet en su convocatoria del Carnaval de Tecnología pidió que los posts participantes tuviesen relación con la biotecnología, y creo que se podría hablar del modelado del vuelo de las aves, pero creo que con este vídeo basta para ver que son las aves las primeras que cambian la orientación de sus alas para girar, maniobrar, ascender, aterrizar... sobre todo mediante la articulación de sus hombros.




Referencias:


The active aeroelastic wing phase I flight research through January 2003, NASA/TM-2003–210741 2003. Lind R.,; Brenner M


The Impact of Active Aeroelastic Wing Technology on Conceptual Aircraft Design. Peter M. Flick. U.S. Air Force Research Laboratory, WPAFB, Ohio. Michael H.

3SASS 14TH INTERNATIONAL SESSIONS. IN 38TH AIRCRAFT SYMPOSIUM. October 11-13, 2000. Sendai Civic Auditorium. Sendai, Japan

3 comentarios :

Anónimo dijo...

Muy bueno e interesante el post. Solo señalar una cosa, es una tonteria pero desde que me meti en ingenieria aeronautica no nos han dejado de dar la lata con esto, asi que yo lo digo y que cada uno lo diga como quiera. Se suele cometer el error comun de decir las "alas" del avion, pero en realidad se debe decir el "ala" del avion, en singular, esta a su vez se divide en la semiala derecha y semiala izquierda, es decir, en aeronautica y asi viene en los libros especificos, la parte encargada de dar sustentacion en un aerodino de ala fija se denomina ala. De manera que se puede decir el ala del avion o las semialas del avion, de ahi que luego se diga ala en flecha, ala en delta y no alas en flecha o alas en delta. Repito, espero que nadie se tome a mal esta aclaracion, es un error muy comun sobretodo derivado del uso de alas en los pajaros, "ese pajaro esta batiendo las alas". En el propio post a veces dices ala del avion, como se debe decir, pero nada mas empezar dices "parece que el avion bata sus alas".
Pero vamos un port estupendo, y no hago este comentario como una critica sino como una aclaracion para que todo el mundo vaya aprendiendo un poco mas de terminologia aeronautica.

Jbros dijo...

No me lo tomo a mal para nada, Anónimo! Y gracias por el apunte. Yo estoy un poco más acostumbrado a la terminología anglosajona, a los términos chord, trailing-leading edge, wing-tip... ahí no existe el problema del genero en wing, y tampoco recuerdo exactamente si era habitual wing o semiwing. Simplemente intenté plantear un título un poco llamativo, algo que no siempre consigo.

Gracias por la opinión!!

adnandez dijo...

Muy interesante el artículo ;)

Siempre es curioso ver cómo materiales que se desechan en principio, acaban siendo más útiles después de un tiempo que los originales.

Me encanta tu blog, todas las veces aprendo algo interesante. Un saludo.

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