Los aviones comerciales dejan estela

Vórtices en las alas

Cuando Airbus anunció en noviembre que demostraría un vuelo en formación automatizado de ahorro de energía en 2020 con dos A350, y Boeing reveló posteriormente que había probado el concepto en 2018 con dos 777, fue una señal de que una técnica conocida desde hace tiempo podría estar pronto lista para el momento estelar.

La navegación por el aire en busca de eficiencia tiene un largo historial de resultados de investigación que demuestran que un avión puede ahorrar combustible volando dentro de la corriente ascendente creada por los vórtices de las puntas de las alas desprendidas por otro, recuperando la energía que queda en la atmósfera por la resistencia inducida por la elevación del avión principal.

Desde que los investigadores de la Universidad Técnica de Braunschweig demostraron el concepto en vuelo en 1984, logrando una reducción de potencia del 15% volando manualmente dos Dornier Do 28 ala tras ala, múltiples demostraciones con diferentes tipos de aeronaves han demostrado que el ahorro de combustible de la estela de surf oscila entre el 8 y el 18%.

Entonces, ¿por qué los operadores, comerciales o militares, no utilizan ya esta técnica para mejorar la eficiencia? ¿Y por qué se está estudiando ahora? Una de las razones es la disponibilidad de la aviónica necesaria para permitir el wake surfing automatizado, en particular la vigilancia automática dependiente (ADS-B).

Categoría de turbulencia de estela

No se puede ocultar que el Airbus A380 es un avión enorme. Su gran tamaño, que para muchos es su mayor atractivo, significa que, en consecuencia, genera más turbulencias de estela que los aviones más pequeños. Esto significa que los aviones que vuelan inmediatamente después de los A380 deben ser cuidadosamente secuenciados para evitar dichas turbulencias. Pero, ¿cuánto espacio se necesita exactamente?

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Los aviones perturban el aire cuando lo atraviesan, debido a su tamaño y velocidad. Su presencia hace que se formen turbulencias detrás de ellos, que pueden ser peligrosas para otras aeronaves si se ven atrapadas en ellas. El fenómeno tiene múltiples componentes.

Uno de estos componentes se conoce como jetwash, y es un aspecto más inmediato del fenómeno. El término se refiere a los propios gases que se acumulan en la zona de detrás de una aeronave que ha sido propulsada desde su(s) motor(es). Esto tiende a ocurrir a más corto plazo, aunque la turbulencia misma que surge como resultado puede ser más violenta.

Por su parte, los vórtices en las puntas de las alas tienden a permanecer durante más tiempo, pudiendo durar varios minutos después del paso de la aeronave. Estos surgen cuando un ala genera sustentación, con una baja presión por encima de ella que atrae el aire de debajo del ala a la zona de arriba. Esto produce vórtices de punta de ala turbulentos que, como se ve a continuación, pueden ser un fenómeno bastante más visible.

Separación de la turbulencia de la estela

Foto: Atolón de Wake con el Boeing 314 NC18609 de Pan Am, 25 de mayo de 1941.    “Vista de la isla Peale, Wake, tomada el 25 de mayo de 1941. Siete aviones de patrulla Consolidated PBY de la Marina de los Estados Unidos están anclados en la laguna, y un Boeing “Clipper” de Pan American Airways está atracado en el muelle. El complejo de Pan American está al pie del muelle”. ( Foto de la Marina de los Estados Unidos, Comando de Historia y Patrimonio Naval de la Marina de los Estados Unidos)

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Si se vuela hacia el oeste cruzando la línea internacional de la frontera, el primer trozo de suelo americano que se puede encontrar es la isla de Wake. En realidad es un atolón, los tres trozos de tierra que componen Wake -las islas Wake, Peale y Wilkes- suman en conjunto menos de 3 millas cuadradas de terreno. Está geográficamente relacionada con las Islas Marshall, la mayoría de las cuales se encuentran bien al sur de Wake.

Al igual que sus atolones vecinos del sur, Wake existe gracias al incesante trabajo de los corales que han crecido en la cima de una montaña volcánica sumergida. A medida que el extinto volcán se erosionaba sobre las olas, también se hundía debido al hundimiento del fondo marino sobre el que descansa. Los corales encontraron en este entorno un lugar feliz para hacer su hogar, y durante milenios construyeron los trozos de tierra que quedan por encima de las olas. El resultado es una laguna de aguas tranquilas rodeada de franjas de suelo arenoso: una especie de jardín acuático en medio del inmenso Pacífico.

Turbulencia en la estela

Averiguar las causas de las estelas de condensación no se convirtió en una gran preocupación hasta la Segunda Guerra Mundial, cuando las estelas de condensación se consideraron por primera vez un problema. “Hacen visibles a los aviones, se puede ver el rastro de un avión en vuelo”, dice Schumann. “Así que durante la Segunda Guerra Mundial, los militares trataron de evitar las estelas de condensación porque querían evitar la visibilidad de sus aviones”.

Sin embargo, las primeras explicaciones correctas de cómo se formaban se obtuvieron a principios de los años 40 y 50, con lo que ahora se conoce como el criterio Schmidt-Appleman, que mostraba que las condiciones del umbral dependían de la presión ambiental, la humedad y la proporción de agua y calor liberada por el avión.

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En pocas palabras, las estelas de condensación son las nubes de partículas de hielo en forma de línea que se forman en la estela de los aviones. Pueden tener una longitud de entre 100 m y varios kilómetros.

Para que se formen se necesitan tres cosas: vapor de agua, aire frío y partículas en las que pueda condensarse el vapor de agua. Los aviones producen vapor de agua cuando el hidrógeno de su combustible reacciona con el oxígeno del aire. En condiciones de frío (normalmente por debajo de los -40C (-40F)) puede condensarse, normalmente en las partículas de hollín que también emiten los motores de los aviones, hasta formar una niebla de gotas, que luego se congelan para formar partículas de hielo. El proceso se asemeja al aliento congelado en un día frío de invierno, dice Schumann.

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