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Una armazón de ala de avión híbrida fabricada con un compuesto de titanio y orificios minúsculos que permite que el flujo laminar reduzca la resistencia aerodinámica

Los diseños de alas de flujo laminar superan a los convencionales en cuanto a la relación entre sustentación y resistencia aerodinámica de las alas de los aviones, una medida de eficiencia aerodinámica. Los diseñadores de aviones pueden acercarse más al rendimiento óptimo gracias a unos diseños de flujo laminar en los que se adhiere una fina capa de titanio con orificios minúsculos que contribuye a estabilizar el flujo de aire y a reducir aún más la resistencia aerodinámica.

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El flujo laminar es el santo grial del diseño de alas porque reduce la resistencia y ayuda a los ingenieros aeronáuticos a disminuir el impacto medioambiental de la aviación. En ese tipo de flujo, el aire que entra en contacto con el ala se comporta como si fuese un sándwich de muchas capas paralelas donde cada capa adyacente se desliza sobre la otra como ocurre con las cartas de una baraja. Mantener el flujo laminar sobre toda la superficie de un ala o la cola es complicado. El más mínimo defecto de fabricación, un borde afilado o incluso el impacto de un pájaro contra el revestimiento de la aeronave son suficientes para interrumpir el flujo continuo y aumentar la resistencia aerodinámica. El aire comienza a girar violentamente en una maraña de remolinos minúsculos que acaba aumentando la resistencia y disminuyendo la eficiencia.

Diseños de alas de compuestos novedosos para unos vuelos más eficientes

«El futuro del transporte aéreo sostenible depende del uso de aviones nuevos y más eficientes que consuman menos combustible. Una mejora del diseño de las alas podría incrementar la eficiencia y reducir la contaminación. La tecnología de control de flujo laminar híbrido, que cambia la presión de aire en el borde de ataque del ala, puede aumentar significativamente la eficiencia aerodinámica y disminuir la resistencia en el ala», comenta Wouter van den Brink, coordinador del proyecto financiado con fondos europeos TICOAJO. Dicha tecnología permite que parte del flujo de aire turbulento que rodea al avión pase a través de microperforaciones de su revestimiento. Estos agujeros minúsculos eliminan continuamente la capa limítrofe en que se forma la turbulencia y crean un flujo aerodinámico más estable. El proyecto TICOAJO logró grandes avances en la tecnología de control de flujo laminar híbrido al estudiar la conexión entre la fina capa de titanio completamente perforada con una miríada de orificios microscópicos y la parte del ala del avión de compuesto. «Las superficies de titanio perforadas son chapas metálicas finas que cubren el borde de ataque del ala y contienen agujeros diminutos (con un diámetro de alrededor de 0,1 mm) que cambian el flujo de aire sobre el ala», explica van den Brink.

Creación de un vínculo fuerte entre materiales dispares

El proyecto probó lo bien que mantenían diferentes fórmulas adhesivas su resistencia al unir el material compuesto con el titanio, para evitar que los dos materiales se separasen durante el vuelo. «¿Qué ocurre cuando un pájaro golpea el ala? O, ¿cuál será el aspecto del armazón del ala tras veinte años en el aire?», plantea van den Brink. Los investigadores abordaron estos desafíos realizando análisis estáticos, dinámicos y de fatiga con el panel demostrador de alas de flujo laminar recién desarrollado. Además de probar las técnicas y fórmulas adhesivas adecuadas, el equipo del proyecto también empleó técnicas avanzadas de tratamiento previo en su demostrador. Una de esas técnicas es el decapado con abrasivo, un proceso de tratamiento superficial para modificar las propiedades de las superficies que consiste en lanzar partículas abrasivas a través de una boquilla mediante aire comprimido. Otra es un proceso de limpieza con ozono ultravioleta, realmente eficaz para eliminar diferentes contaminantes de las superficies. El proyecto mantiene en secreto muchos detalles pero, según su coordinador, las innovadoras combinaciones de soluciones de tratamiento previo y adhesivos superan las alternativas actuales más avanzadas.

Palabras clave

TICOAJO, alas de aviones, compuesto, resistencia aerodinámica, adhesivo, agujeros minúsculos, control de flujo laminar híbrido, tratamiento superficial, decapado con abrasivo, microperforaciones, flujo de aire

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