Modelos modulares para pruebas flexibles en túneles de viento
El diseño de aeronaves es un proceso largo y caro. Uno de los principales costes procede de las pruebas en túneles de viento en las que se mantiene inmóvil un modelo de aeronave y se le aplica aire para simular y evaluar el rendimiento aerodinámico. Sin embargo, dado que los modelos se mantienen estáticos, las pruebas no suelen incluir los efectos del flujo de aire de las hélices o el motor. Además, los modelos de prueba suelen ser inmóviles, de modo que las simulaciones omiten la acción de las superficies de control. Los ingenieros de pruebas necesitan modelos con superficies de control que se puedan mover a distancia durante las pruebas, como en un avión real.
Modelos modulares
El proyecto financiado con fondos europeos POLITE desarrolló la capacidad de producir tales modelos. Basándose en el trabajo de dos proyectos anteriores financiados con fondos europeos, ESICAPIA y LOSITA, POLITE diseñó un modelo modular con numerosas piezas que se pueden reutilizar en túneles diferentes. Los principales objetivos eran mejorar la rentabilidad del desarrollo de modelos para túneles de viento maximizando el uso de tales componentes y, además, incrementar la productividad de las pruebas mediante el desarrollo de tecnologías nuevas que automaticen más las comprobaciones pertinentes. POLITE diseñó y comprobó un nuevo flap motorizado con control remoto. POLITE participó en el programa Clean Sky 2 de la UE. «Para que una prueba en túnel de viento sea realmente representativa, debe llevarse a cabo en unas condiciones de flujo lo más semejantes posible a las que experimentará la aeronave durante el vuelo», explica Nicola Paletta, responsable de investigación y tecnología, y coordinador del proyecto en IBK. «Para que esto sea posible con un modelo a escala, este se debe comprobar en entornos presurizados o criogénicos». Ese tipo de instalaciones especiales son muy costosas, por lo que las pruebas se limitan a un número limitado de condiciones de flujo y configuraciones de modelos. Además, aunque los modelos en ocasiones se comprueban en diferentes túneles de viento, no suele ser posible con los que están motorizados.
Diversos tipos de pruebas
Una comprobación realmente exhaustiva requiere aplicar más condiciones de flujo, pero entonces, por norma general, se necesitarían múltiples modelos. «Nuestra principal aportación», añade Paletta, «es la posibilidad de utilizar el mismo modelo para túneles de viento en dos campañas muy diferentes, una con un número de Reynolds bajo y otra con uno alto». El número de Reynolds (Re) es un parámetro empleado en la dinámica de fluidos para medir la importancia de los efectos inertes respecto a los efectos viscosos. La propuesta de POLITE permite utilizar un único modelo para las pruebas con un Re bajo en un gran túnel de viento no presurizado y para las pruebas con un Re alto en un túnel de viento presurizado diferente. El carácter modular del modelo de POLITE permite utilizar más del 70 % de las piezas en ambos tipos de pruebas, reduciendo así los costes. Esto abre la puerta a una nueva metodología de diseño que será más barata y eficiente que los métodos actuales. Además, POLITE desarrolló innovadoras tecnologías destinadas a mejorar la productividad de las pruebas en túneles de viento, como dispositivos hipersustentadores de control remoto, hasta diferentes niveles de preparación tecnológica. El equipo elaboró diversos prototipos de flaps de control remoto con diferentes configuraciones (de una y dos ranuras) que se pusieron a prueba en laboratorio con un enfoque de «incremento gradual de la complejidad», incluido un demostrador final del flap de una sola ranura instalado en el propio modelo para túneles de viento. Ahora los miembros del consorcio de POLITE ya están aprovechando las habilidades y técnicas adquiridas y mejoradas durante el proyecto para desarrollar nuevos modelos para túneles de viento. Los socios individuales se están beneficiando, en términos comerciales, del incremento de visibilidad y de las capacidades que han podido desarrollar y compartir gracias al proyecto. En última instancia, el trabajo del proyecto propiciará la aparición de nuevos métodos para aumentar la eficiencia y el rendimiento aerodinámico. El resultado: aviones más eficientes y menos contaminantes.
Palabras clave
POLITE, modelo, túnel de viento, aeronave, pruebas en túneles de viento, carácter modular, número de Reynolds, flujo de aire