Por @Wicho — 20 de Septiembre de 2017

Impresión artística de BLADE en vuelo

Desde hace años se sabe que mantener el flujo laminar del aire sobre las alas de un avión sería una forma de reducir el rozamiento con el aire y por tanto de reducir el consumo de combustible. En un flujo laminar el fluido –en este caso el aire– se mueve en láminas paralelas sin entremezclarse.

Pero es muy difícil de mantener a altas velocidades. Para ello son necesarias superficies muy lisas, sin remaches ni nada parecido, algo que hasta ahora la industria aeronáutica no ha sabido fabricar en serie.

Sin embargo Airbus quiere comprobar con su avión Breakthrough Laminar Aircraft Demonstrator in Europe, de Avión de Demostración de Innovación Laminar en Europa si las técnicas de construcción han avanzado lo suficiente como para poder plantearse producir en serie alas que mantengan el flujo laminar.

BLADE es en realidad el primer prototipo de Airbus A340 al que le han cambiado los segmentos finales de ambas alas por otros nuevos. Los nuevos segmentos de las alas no tienen sistema de combustible, pero son completamente funcionales e incluyen los dos alerones correspondientes a cada lado. La estructura interior de ambos es metálica, mientras que el extradós, la superficie superior del ala, donde se intenta conseguir un flujo laminar, está fabricada en polímero reforzado con fibra de carbono o CFRP.

Se emplearon diferentes técnicas de construcción para el borde de ataque y las superficies superiores para evaluar la viabilidad de diferentes métodos de fabricación. En el ala de babor el borde de ataque está integrado con la superficie superior del ala en un solo panel de fibra de carbono suministrado por Saab, que está equipado con puntos de fijación internos para evitar la necesidad de cualquier fijación externa desde el borde de ataque hasta justo delante de los alerones. En el lado de estribor, un borde de ataque metálico se une con una superficie superior de fibra de carbono suministrada por GKN Aerospace.

La fabricación de las piezas de fibra de carbono reforzado en sí no tiene especial problema en lo que a su forma se refiere; el verdadero problema está en las tolerancias que se deben conseguir para asegurar que se mantiene el flujo laminar, pues en fibra de carbono las tolerancias son una mucho peores que con metales.

Una característica que salta a la vista de estas nuevas secciones alares es que tienen menos flecha –20 grados– que las alas originales del A340. Esto es porque hay que buscar un compromiso entre la dificultad para mantener el flujo laminar, mayor cuanto mayor es la flecha del ala, y la mejora en cuanto a velocidad máxima que se puede alcanzar, mayor cuanto mayor es la flecha del ala.

BLADE en planta

Así que si el proyecto tiene éxito es posible que en el futuro veamos aviones de pasajeros con alas con menos flecha y por tanto con velocidades de crucero de Mach 0,6 ó 0,7, inferiores al 0,85 que más o menos es la norma en la actualidad.

El BLADE también monta una especie de vainas aerodinámicas –conocidas como fences, barreras– que separan el ala normal de estas nuevas secciones que sirven tanto para intentar mantener el flujo laminar sólo en el las nuevas secciones como para albergar instrumentos para medir la efectividad de las nuevas secciones. También hay otro conjunto de instrumentos que va albergado en el timón de cola en su correspondiente carenado. En total son unos 2.700 sensores que medirán hasta 87.000 parámetros en vuelo.

BLADE hará una campaña de vuelo en los últimos meses de 2017 para ver cómo se comporta con sus alas nuevas, y ya a finales de 2018 hará otra para evaluar el funcionamiento de éstas en cuanto a mantener el flujo laminar. En total, serán entre 120 y 150 horas de vuelo.

Luego, ya en 2019, toca hacer los «vuelos mosquito» en los que se intentará determinar cómo afectan los impactos de los insectos en las alas a la hora de mantener el flujo laminar. De hecho BLADE lleva unos flaps Krueger –que se extienden a partir del borde de ataque del ala– para proteger las secciones nuevas durante el despegue.

El objetivo de Airbus es conseguir mantener el flujo laminar en el 50% de la cuerda –la longitud entre la parte delantera y la trasera del ala– y así reducir la fricción causada por el aire contra el ala en un 50%, lo que a su vez reduciría las emisiones del avión en vuelo en un 5%.

BLADE forma parte del programa europeo Clean Sky 2, que tiene como objetivo desarrollar tecnologías destinadas a reducir las emisiones de CO2, otros gases y el ruido producido por los aviones.

(José Manuel Gil me echó una mano con esta anotación).

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