Aviones eficientes en términos de consumo de combustible gracias al flujo laminar natural
La primera vez que nos enfrentamos a las turbulencias puede que nos estresemos, pero en general no revisten gran importancia. Sin embargo, lo que menos se conoce es que unas estructuras mejores de las alas pueden disminuir los incidentes y, por lo tanto, reducir el impacto de las turbulencias en el consumo de combustible. Este es el principio de la superficie sustentadora de flujo laminar: el aire sigue una trayectoria suave y constante alrededor de las alas del avión, lo que produce una resistencia aerodinámica mínima. Como explica el doctor Peter Kortbeek, director de la Oficina Técnica de Fokker Technologies: «La resistencia aerodinámica en el caso del flujo laminar es casi proporcional a la velocidad del avión a la potencia de 1,5, mientras que la resistencia del flujo turbulento es casi proporcional al cuadrado de esta velocidad a la potencia de 1,8, que es sustancialmente más alta». Existe un problema importante: hasta ahora, ningún fabricante de aviones ha sido capaz de lograr el flujo laminar natural (NLF, por sus siglas en inglés) en toda la superficie sustentadora. Esto exige el diseño y la fabricación de una superficie sustentadora perfecta con una superficie lisa, sin escalones, huecos ni ondulaciones en todas las condiciones de vuelo, lo cual es más fácil de decir que de hacer. La única alternativa existente es el flujo laminar híbrido (HLF, por sus siglas en inglés), pero requiere sistemas con muchos agujeros diminutos en la superficie sustentadora y una bomba para aspirar el aire de la capa límite y evitar la transición a las turbulencias. No obstante, estos sistemas suelen ser complejos y costosos y tienden a tener un efecto negativo en el peso. A través del proyecto ALFA, el doctor Kortbeek y un equipo de GKN Fokker, junto con el Centro Aeroespacial Real de los Países Bajos (NLR, por sus siglas en neerlandés), se propusieron desarrollar, diseñar y fabricar un demostrador de plano de cola horizontal NLF a escala real con una superficie de calidad superior. Más que una prueba de concepto, querían que su tecnología fuera competitiva en términos de peso, coste y tiempo de producción, y facilidad de mantenimiento y reparación. Conseguirlo no es una tarea fácil. Quizás el mayor reto consiste en diseñar y fabricar el plano de cola horizontal, y cumplir, al mismo tiempo, con los requisitos relativos a los escalones, los huecos y las ondulaciones en condiciones de carga realistas. En la actualidad, el equipo estudia formas de reducir los escalones entre el borde de ataque y el cuerpo de la cola. Según explica el doctor Kortbeek: «Los escalones son típicamente el resultado de las sujeciones que conectan el revestimiento con la estructura de la caja. La eliminación de las sujeciones mediante la coadhesión o la soldadura es una de las opciones para resolver este problema. Otra solución consistiría en enmascarar las sujeciones. Asimismo, la ondulación resulta del diseño y de los procesos de ensamblaje de la fabricación, pero también de las cargas en condiciones de vuelo. Cumplir con los requisitos relativos al NLF requiere mucho conocimiento, respaldado por simulaciones». Ahora, tres años después de la puesta en marcha del proyecto y un año antes de su finalización, el doctor Kortbeek confía en que se alcancen sus objetivos. «El resultado más importante del proyecto será un demostrador a escala 1:1 que cumpla con todos los requisitos del NLF, pero lo más importante es que esta tecnología estará lista para su aplicación en futuras plataformas de aeronaves. Prevemos que la tecnología del NLF volará dentro de cinco años», dice el doctor Kortbeek. El demostrador estará listo a finales de 2020 y ya están en conversaciones sobre su comercialización con un fabricante de equipos originales. Se espera que los estabilizadores horizontales de NLF reduzcan el consumo de combustible de los aviones en un 1 % aproximadamente, mientras que las alas de NLF tienen el potencial de ahorrar un 5 % o más. Estos ahorros, que pueden parecer modestos a primera vista, son de hecho significativos cuando se considera el consumo total de combustible de una aeronave.
Palabras clave
ALFA, avión, flujo laminar, turbulencia, flujo turbulento, resistencia aerodinámica
