Un nuevo flap mejora el rendimiento de vuelo de los aviones
La próxima vez que viaje en avión, mire por la ventanilla. Un concepto importante para el éxito de la aerodinámica es el flujo laminar: la forma en que el aire se desplaza por encima y por debajo del ala. La fricción del aire contra el ala determina este flujo, y los encargados de diseñar aviones quieren reducirla al máximo. La resistencia aerodinámica no solo dificulta el vuelo, sino que también aumenta las emisiones de carbono. En el proyecto SWING, financiado con fondos europeos, un consorcio desarrolló una tecnología innovadora: un nuevo flap en la parte delantera del ala que ofrece un mayor control del flujo laminar. «El objetivo del proyecto era validar su viabilidad industrial, es decir, su fabricabilidad, y hemos alcanzado el nivel de madurez tecnológica requerido», afirma Christophe Cornu, director de proyectos de investigación en Cetim Nantes y coordinador del proyecto SWING. Además de diseñar el nuevo flap, el equipo del proyecto SWING también creó una forma más eficiente de fabricar flaps, utilizando un avanzado proceso de aplicación de termoplásticos.
Desvío de insectos para mejorar el flujo laminar
Se trata del flap Krueger, que ofrece un mayor control del flujo laminar, reduce el peso del ala y, además, es reciclable, lo cual añade más ventajas para la industria aeroespacial. El flap Krueger funciona como un «deflector» cuando está extendido, alejando del ala los insectos que podrían comprometer el flujo laminar. La compleja geometría del flap, conseguida mediante la soldadura por láser de una fina cinta preimpregnada de material compuesto termoplástico, se espera que reduzca las operaciones y, por tanto, los costes de las futuras piezas compuestas en comparación con las soluciones industriales actuales. La fiabilidad del proceso será un factor fundamental para reducir los costes de fabricación de piezas compuestas en el futuro. Este exitoso proceso, creado en el marco del proyecto SWING, incluye la aceleración de la velocidad de colocación de la materia prima y una reducción de las pérdidas.
Proceso termoplástico para la creación de alas
Uno de los principales avances fue la implantación del proceso termoplástico para la fabricación del flap Krueger. «La ventaja principal de los materiales poliméricos termoplásticos es su reciclabilidad en comparación con otros materiales —explica Cornu—. Además, la transformación de materiales termoplásticos requiere menos operaciones adicionales, por lo que los costes podrían disminuir en el futuro cuando la tecnología esté plenamente desarrollada». Para crear los polímeros termoplásticos del flap Krueger, el equipo utilizó un robot con cabezal láser para consolidar la pieza «in situ». Esto evita procesos adicionales y ofrece una mayor fiabilidad y repetibilidad, lo que mejora la calidad general de la pieza.
Mejora de los madurez tecnológica
Ahora que la pieza ha alcanzado el nivel de preparación tecnológica 4 (TRL 4, por sus siglas en inglés), el diseño y el proceso del ala se someterán a pruebas funcionales en tierra. «La cinemática del flap Krueger se comprobará a través de sus conexiones con el ala», añade Cornu. Este proceso conducirá a la validación del producto en el laboratorio durante los próximos años. Lo más importante era encontrar la estrategia de fabricación adecuada para la pieza, señala. Esto incluía desarrollar las piezas como varios componentes para obtener una estructura resistente a las restricciones mecánicas necesarias y hacer que la compleja forma general fuera «desarrollable»: de manera que el material pudiera consolidarse durante la operación de soldadura láser por parte del robot. «Los materiales y los procesos avanzan muy deprisa, y esto dará mejores soluciones para el planeta», afirma Cornu.
Palabras clave
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