No es la primera vez que presentamos en este blog aeronaves que recurren a motores extra para reducir la velocidad de despegue y aumentar las características STOL gracias a que estos motores soplan la capa límite, como el Catalina cuatrimotor o el An-2 con nueve motores, ni los que juegan con la capa límite y aumentar la circulación entorno al ala, aunque sí es posiblemente el primero que reemlaza los flaps con unos rotores basculantes.
Con 30 años de experiencia a sus espaldas en la NASA, Lockheed Martin y Martin Marietta, Frank S. Malvestuto Jr. intentó revolucionar la aeronáutica con un nuevo sistema hipersustentador que prometía reducir el consumo y mejorar las características STOL
Cómo funciona
Este concepto fue patentado en los años 70 por su inventor, Frank S. Malvestuto Jr., y llevado a la práctica primero en aeromodelos, para probar el concepto, y posteriormente en tres prototipos.
El invento consiste en un nuevo tipo de hipersustentador que debería reemplazar los flaps.
Si recordamos por qué vuelan los aviones, y qué son los hipersustentadores, entenderemos fácilmente cómo funciona el Turbo-Wing.
Al estar situado en el borde de salida y tomar aire del extradós y soplarlo hacia abajo, logra varios efectos. Por un lado fuerza a que la capa límite del extradós no se desprenda, permitiendo grandes ángulos de ataque y velocidades de pérdida bajas. Por otro lado, fuerza la circulación del aire entorno al perfil alar (acelera el aire en la parte superior), aumentando la sustentación. Además de eso, cada rotor está proporcionando sustentación, lo que descarga al ala, y le permite volar con un ángulo de ataque menor, reduciendo la resistencia aerodinámica.
Primer prototipo
Después de ensayarlo en tunel de viento y aeromodelo, llegó el momento de probarlo en un avión real. El primero fue el Rotor-Wing 1, un avión experimental construido en los 80.
El proyecto comenzó en Brown Field, en San Diego. Recibió la matrícula N25RW. Se diseñó y se construyó desde cero, para probar el concepto de instalación de un rotor basculante en el borde de salida del ala. El avión voló al menos 2 veces en 1984, antes de comenzar la construcción de un segundo prototipo, el Rotor-Wing 2, que utilizaba el ala de una Cessna 150, así como un plano canard y un empenaje distinto. Sin embargo este segundo prototipo no llegó a ser terminado, por lo que nunca llegó a abandonar el suelo ni recibió matrícula alguna.
Cessna 207
En lugar de terminar el segundo prototipo se procedió a modificar un avión ya existente: una Cessna 207 matrícula N1581U.
Este avión, así modificado, realizó cientos de vuelos, con unas prestaciones espectaculares
| Parámetros | Avión no modificado | Turbo Wing |
| Peso al despegue (libras) | 3570 | 3570 |
| Potencia al eje de los rotores (HP) | — | 15 |
| Velocidad de despegue (mph) | 75 | 35 |
| Tasa de ascenso (fpm) | 810 | 1600 |
| Distancia de despegue, obstáculo de 50ft (ft) | 1’900 | 400 |
| Velocidad de aproximación (mph) | 80 | 35 |
| Distancia de aterrizaje, obstáculo de 50ft (ft) | 1’500 | 300 |
Cessna Skymaster
Tras el éxito con la Cessna 207, los ensayos continuaron en el aeropuerto de Ramona. Allí se modificó una Cessna 337 Skymaster, matrícula N2225X, convirtiéndose así en posiblemente la única pull-push examotor.
Con los cuatro rotores instalados en el lugar de los flaps y movidos por 4 motores de 25HP, una vez más, el avión tenía unas características STOL impresionantes. Y, como los modelos anteriores, resultaba casi imposible de meter en pérdida.
| Parámetros | Avión no modificado | Turbo wing |
| Peso máximo al despegue – MTOW (libras) | 4630 | 5300 |
| Potencia por rotor (HP) | — | 25 |
| Velocidad de despegue (mph) | 76 | 35 |
| Tasa de ascenso (fpm) | 1100 | 2200 |
| Distancia de despegue, obstáculo de 50ft (ft) | 1675 | 330 |
| Velocidad mínima de vuelo (mph) | 85 | 30 |
| Alcance, a velocidad máxima de crucero (millas) | 1100 miles | 1800 miles |
| Velocidad de aterrizaje (mph) | 78 | 35 |
| Distancia de aterrizaje, obstáculo de 50ft (ft) | 1’650 | 300 |
Aplicaciones propuestas: retrofits y aviones nuevos
La propuesta del inventor era reemplazar los flaps por este sistema, tanto en diseños nuevos como en aeronaves antiguas a las que se les podría dotar de una nueva vida como aeronaves STOL.
¡Incluso llegó a proponer una modificación del C-130 Hércules!
Las mejoras generales aplicadas a cualquier aeronave que esperaba el inventor obtener son:
- Reducción hasta de un 50% de la velocidad mínima
- Reducción hasta de un 75% de las distancias de despegue y aterrizaje
- Aumento hasta de un 50% de la tasa de ascenso
- Alcance aumentado de un 50 a un 70%
- Consumo reducido entre un 25 y un 50%, ¡a pesar de llevar motores extra!
- Reducción drástica de la velocidad de entrada en pérdida
- Ala casi imposible de meter en pérdida, y con una pérdida muy benévola
- Mejor comportamiento ante viento cruzado, rachas y turbulencia
Obviamente no todo son ventajas, puesto que en caso de fallo de uno de los motores se produciría un evento de sustentación asimétrica, o en caso de perder el sistema habría que realizar un aterrizaje a alta velocidad.
El inventor
Frank S. Malvestuto Jr. comenzó su carrera en 1943, en el Centro de investigación de Langley, ahora de la NASA. Sus primeras investigaciones fueron sobre el comportamiento de las aeronaves durante las barrenas, cálculo de sus momentos de inercia, y posteriormente pasó a la aerodinámica de las aeronaves supersónicas, comportamiento de las alas rectas de diseño subsónico en vuelo supersónico.
En 1956 comenzó a trabajar en Edwards, la base aérea de la Fuerza Aérea, en California, aplicando sus conocimientos teóricos a aviones experimentales construidos a escala real, en lugar de escala de túnel de viento o aeromodelos.
En 1959 se incorporó a la división de Ciencias del Vuelo de Lockheed, como jefe de división. Era el responsable de los desarrollos teóricos y cálculo de actuaciones de los aviones y vehículos espaciales.
En 1964 se unió a Martin Marietta como jefe de Tecnologías de Vuelo, y dirigió el departamento de aerodinámica, mecánica de vuelo y sistemas de control térmico. También inició los diseños conceptuales de Lockheed y Martin Marietta para los conocidos aviones experimentales X-24A y X-24B.
En 1972 fundó su propia compañía, y dedicó todos sus esfuerzos a desarrollar y ensayar la tecnología del Turbo Wing®, en la que reunió 30 años de experiencia en investigación y desarrollo, además de su experiencia en desarrollo de prototipos.