Avances en la tecnología de alas laminares para conseguir unos aviones más sostenibles
La industria mundial de la aviación es responsable de casi el 2,5 % de todas las emisiones de CO2 antropogénicas y del 12 % del total de emisiones de CO2 procedentes de todos los medios de transporte. Por ello, el sector recibe cada vez más presión para que reduzca su huella de carbono. Aparte del uso de combustibles alternativos, como el combustible de aviación sostenible (CAS), el aumento de la eficiencia de las aeronaves se considera uno de los métodos más prometedores para reducir las emisiones. De hecho, según la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI), las mejoras en las tecnologías aerodinámicas, de propulsión y de materiales ligeros están directamente relacionadas con la reducción de las emisiones de los aviones. Una de esas tecnologías es la de las alas laminares, un diseño de ala que disminuye la fricción y la resistencia al permitir un flujo suave de aire sobre las alas del avión. «La tecnología de flujo laminar se considera la mayor fuente de reducción de la resistencia aerodinámica, lo que podría generar una reducción significativa del consumo de combustible y de las emisiones de CO2», afirma Jochen Wild, investigador experimentado del Instituto de Aerodinámica y Tecnología de Flujo del Centro Aeroespacial Alemán (DLR). Gracias al apoyo del proyecto financiado con fondos europeos UHURA, DLR lideró una iniciativa industrial para mejorar los flaps Krueger. «Estos dispositivos de mejora de la sustentación, que pueden instalarse en el borde de ataque del ala de un avión, pueden convertirse en un elemento clave de la tecnología de alas laminares», explica Wild.
Un conjunto de datos sumamente útil
Para empezar, los investigadores trataron de cualificar los métodos de simulación para predecir el flujo no estacionario de los sistemas de hipersustentación deflectores. «Esta fase era especialmente crítica, ya que los flaps Krueger tienden a proteger de forma parcial el ala del flujo de aire, lo que significa que no se puede excluir una pérdida de sustentación transitoria significativa», comenta Wild. Como no disponían de datos, para demostrar la validez de sus simulaciones, los investigadores tuvieron que crear una base de datos a partir de las pruebas realizadas en túneles de viento y luego compararlas con los resultados de sus simulaciones. El resultado de este esfuerzo es una fuente única en el mundo de datos no estacionarios en el régimen del flujo de baja velocidad. «Este conjunto de datos resultará sumamente útil, no solo en futuras investigaciones sobre el comportamiento aerodinámico de los flaps Krueger, sino también para validar métodos de simulación», señala Wild.
Evaluación de las características críticas del flujo no estacionario
Empleando esta información, los investigadores centraron su atención en descubrir y evaluar características de flujos no estacionarios críticas. «Queríamos entender la sensibilidad de diferentes aspectos del diseño del ala, como el impacto del barrido del ala y la velocidad de deflexión, todo lo cual podría impulsar la implementación», señala Wild. Un descubrimiento importante fue que el barrido del ala y la tridimensionalidad del flujo no amplifican la caída de sustentación. «Este descubrimiento pone de relieve cómo los datos experimentales y de simulación proporcionan una visión muy completa del efecto que tiene el movimiento del flap Krueger en una aeronave y de las medidas que deben tomarse para garantizar la seguridad de los aviones», añade Wild.
Se prepara el terreno para un ala laminar
Una vez demostrada la viabilidad del actual diseño de los flaps Krueger como medio para hacer posible la tecnología de alas laminares, los investigadores recopilaron directrices para aplicar la tecnología en el diseño de aeronaves, e incluso recomendaciones sobre las arquitecturas de los sistemas. «En el proyecto UHURA se consiguió fabricar la tecnología Krueger y se ayudó a eliminar algunos obstáculos de su aplicación —concluye Wild—. Con ello, estoy seguro de que hemos ayudado a preparar el terreno para ver volar las alas laminares en futuras aeronaves de transporte».
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