Aviones sin cola
La forma en que se inclina un ala es lo principal que hace que un avión vuele, y no la forma del ala. El ángulo de ataque es el ángulo entre el eje del ala y la dirección del aire entrante. Imagen de dominio público, fuente: Christopher S. Baird.
La forma de las alas no es la razón principal por la que los aviones vuelan. Más bien, el ángulo de ataque de las alas es lo que crea la mayor parte de la sustentación, como se expone en el libro “Flight Physics” de Egbert Torenbeek y H. Wittenberg. El papel que desempeña el ángulo de ataque en el vuelo se explica detalladamente en el sitio web educativo de la NASA. Si la parte superior del ala está más curvada que la inferior, entonces la presión del aire disminuye efectivamente sobre el ala y ayuda a succionarla. Pero éste no es el efecto principal. Cuando un ala está inclinada con el borde de ataque hacia arriba en relación con el viento entrante, el aire tiende a acumularse bajo el ala, provocando una alta presión que empuja el ala hacia arriba. El ala está montada sobre una burbuja de aire denso. Esta es la misma razón por la que las cometas vuelan. Incluso un avión de alas perfectamente planas puede volar si inclina sus alas. Puedes conseguir literalmente que un ladrillo experimente sustentación con un motor lo suficientemente potente y la orientación correcta del ladrillo. Los aviones de acrobacia que están pensados para volar al revés tienen alas simétricas. No dependen en absoluto de la forma de las alas para la sustentación. Para volar al revés, un avión acrobático simplemente inclina sus alas en la dirección correcta.
Ala barrida
En este documento se presentan los supuestos generales en los que se basa el diseño del modelo de doble uso. El modelo debía ser utilizado tanto para las pruebas en el túnel de viento como para las pruebas de vuelo, lo que determinó su tamaño y estructura interna. Los resultados de las pruebas en el túnel de viento, comparados con el resultado de la dinámica de fluidos computacional (CFD), se utilizaron para evaluar las cualidades de vuelo del avión antes de realizar el vuelo inaugural.
Se recogieron numerosos datos sobre las características aerodinámicas del avión. Se ensayaron configuraciones limpias en casos simétricos y asimétricos y también configuraciones con diversas desviaciones de la superficie de control.
Los datos obtenidos experimentalmente permitieron predecir las propiedades de rendimiento y estabilidad del avión no convencional y sacar conclusiones sobre las mejoras en futuros diseños de esta configuración.
El avión descrito en este trabajo difiere de las configuraciones de alas unidas que se analizan con frecuencia, ya que cuenta con una superficie de sustentación delantera fijada en la parte superior del fuselaje, mientras que la de popa está fijada en la parte inferior. También es innovadora la técnica de ensayo que implica la aplicación de un modelo de doble uso.
Ala de vuelo
Si observa los aviones comerciales -así como muchos aviones de propiedad privada- probablemente se dará cuenta de que la mayoría tienen alas barridas. En otras palabras, sus alas no se extienden en línea recta desde los lados. En su lugar, se inclinan hacia atrás formando una V. En general, cuanto más rápido sea un avión, mayor será el ángulo de barrido de sus alas. Entonces, ¿cuál es el propósito de las alas barridas, y es realmente necesario para los aviones comerciales?
El uso de alas barridas aumenta la longitud total de las alas de un avión. Si un avión tiene alas barridas y otro del mismo tipo tiene alas rectas, el primero tendrá las alas más largas. Las alas barridas son esencialmente más largas que las rectas porque están inclinadas hacia atrás. Y con las alas más largas, los aviones que utilizan alas barridas se comportan de forma diferente a sus homólogos con alas rectas durante el vuelo.
La principal razón por la que los aviones tienen alas barridas es para reducir las turbulencias. Durante el vuelo, los aviones se encuentran con turbulencias debido a la fricción que se crea cuando el aire atraviesa las alas del avión. La velocidad a la que vuela un avión afecta a la cantidad de turbulencias que encuentra. A mayor velocidad, los aviones encuentran más turbulencias debido a la mayor fricción del aire que pasa por sus alas. En algunos casos, el aire puede viajar más rápido que la velocidad del sonido, dando lugar a fuertes turbulencias que no sólo son una molestia para los pasajeros, sino también un peligro para la integridad estructural del avión.
Grumman x 29
En diciembre de 2003, para conmemorar el centenario del primer vuelo de los hermanos Wright, el New York Times publicó un artículo titulado “Staying Aloft; What Does Keep Them Up There?”. El objetivo del artículo era una simple pregunta: ¿Qué mantiene a los aviones en el aire? Para responderla, el Times recurrió a John D. Anderson, Jr., conservador de aerodinámica en el Museo Nacional del Aire y del Espacio y autor de varios libros de texto sobre el tema.
Lo que Anderson dijo, sin embargo, es que en realidad no hay acuerdo sobre lo que genera la fuerza aerodinámica conocida como sustentación. “No hay una respuesta sencilla para esto”, dijo al Times. La gente da diferentes respuestas a la pregunta, algunas con “fervor religioso”. Más de 15 años después de aquel pronunciamiento, sigue habiendo diferentes versiones de lo que genera la sustentación, cada una con su propio y considerable rango de celosos defensores. A estas alturas de la historia del vuelo, esta situación es ligeramente desconcertante. Al fin y al cabo, los procesos naturales de la evolución, trabajando sin sentido, al azar y sin ninguna comprensión de la física, resolvieron el problema mecánico de la sustentación aerodinámica para las aves que vuelan hace siglos. ¿Por qué debería ser tan difícil para los científicos explicar qué es lo que mantiene a las aves, y a los aviones, en el aire?
