Los aviones han recorrido un largo camino desde sus primeros diseños hasta los modelos modernos que vemos en los cielos hoy en día. A lo largo de la historia, los ingenieros aeronáuticos han buscado constantemente formas de mejorar el rendimiento y la eficiencia de los aviones. Una de las áreas en las que se ha centrado la atención es en el diseño de las alas. En este artículo, exploraremos los aviones con alas inteligentes y cómo están revolucionando la aerodinámica de la aviación.
Puede un avión volar con dos alas del mismo lado
Si bien es posible que hayas visto aviones con dos alas del mismo lado, esto no es algo común en el diseño de aeronaves convencionales. La mayoría de los aviones comerciales y militares tienen una configuración de ala única, ya que esta ha demostrado ser más eficiente en términos de rendimiento y manejo.
Sin embargo, ha habido casos de aviones con cuatro alas, conocidos como cuadriplanos. Durante la Primera Guerra Mundial, Gran Bretaña fabricó un cuadriplano de combate llamado Armstrong Whitworth F.K. La ventaja de tener cuatro alas es que proporcionan más sustentación que dos alas, pero también generan más resistencia aerodinámica. Además, los aviones con cuatro alas tienden a tener una maniobrabilidad inferior en comparación con los de dos alas debido a una relación de aspecto más alta.
Cualquier avión con más de cuatro alas se considera un multiplano. Uno de los ejemplos más extremos es el Phillips Multiplane, que tenía 200 perfiles aerodinámicos individuales. Si bien este avión logró volar durante 500 pies, la resistencia aerodinámica fue tan fuerte que solo alcanzó una velocidad de 40 mph. Por lo tanto, agregar más alas a un avión puede generar más sustentación, pero también aumenta la resistencia, lo que hace que el avión sea mucho menos eficiente.
Por qué algunos aviones tienen alas curvas
Una característica común en muchos aviones modernos son las alas curvas, también conocidas como winglets. Estas estructuras curvas ubicadas en los extremos de las alas tienen un propósito más allá de la estética: ahorro de combustible.
El flujo de aire alrededor de las alas de un avión genera una alta presión en la superficie inferior y una baja presión en la superficie superior, lo que crea sustentación. Sin embargo, cuando el aire fluye hacia el extremo de las alas, tiende a curvarse hacia arriba y encontrarse con el aire de baja presión en la parte superior, generando lo que se conoce como vórtices. Estos vórtices crean resistencia y desperdician energía.
Para contrarrestar este problema, los winglets se diseñaron para reducir la formación de vórtices en los extremos de las alas. Al hacerlo, se reduce la resistencia y se mejora la eficiencia del avión. Según la NASA, un avión equipado con winglets puede ahorrar hasta un 5% de combustible, lo que podría significar hasta 100,000 galones de combustible al año para un avión comercial como el Boeing 73
La idea de utilizar estructuras en los extremos de las alas para reducir la resistencia no es nueva. En 1897, el aerodinamista británico Frederick W. Lancaster patentó las wing endplates, que eran superficies verticales colocadas en los extremos de las alas para evitar que el flujo de aire de la parte inferior y superior se encontrara. Sin embargo, estas placas planas no eran muy eficientes desde el punto de vista aerodinámico.
Fue en la década de 1970 cuando el ingeniero de la NASA Richard Whitcomb desarrolló la idea de los winglets modernos. Inspirado por la forma en que las aves curvan las puntas de sus alas para obtener mayor sustentación, Whitcomb propuso utilizar extensiones verticales en los extremos de las alas con una forma aerodinámica. Estos winglets demostraron una reducción de la resistencia del 5% en pruebas de túnel de viento.
El surgimiento de los winglets
A pesar de los resultados alentadores, los winglets no fueron adoptados de inmediato por las aerolíneas debido a su peso adicional y al costo de instalación. Sin embargo, en la década de 1990, una empresa llamada Aviation Partners desarrolló el concepto de los blended winglets. Estos winglets tenían un diseño más aerodinámico y se integraban de manera más suave con las alas, lo que mejoraba aún más la eficiencia.
El primer avión en utilizar los blended winglets fue el Gulfstream II, un avión de negocios de doble motor. Después de su éxito, Aviation Partners comenzó a colaborar con Boeing para implementar los winglets en aviones más grandes, como el Boeing 73Desde entonces, más de 10,000 aviones han sido equipados con winglets de Aviation Partners, lo que ha resultado en un ahorro estimado de 13 mil millones de galones de combustible.
Otras compañías aeronáuticas, como Airbus, también han adoptado el uso de winglets en sus aviones. Airbus introdujo los sharklets en la familia de aviones A320 en 2012, lo que ha permitido un ahorro de combustible del 4% y una reducción de 900 toneladas de CO2 por avión al año. Además, Boeing ha optado por utilizar winglets en sus aviones de menor tamaño y wingtips inclinados hacia atrás en modelos más grandes, como el Boeing 787 y el 77
Los aviones con alas inteligentes, como aquellos equipados con winglets, han revolucionado la aerodinámica de la aviación al mejorar la eficiencia y reducir el consumo de combustible. A medida que la tecnología avanza, es probable que veamos más innovaciones en el diseño de las alas de los aviones, lo que permitirá un vuelo más eficiente y sostenible en el futuro.
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