Airbus UpNext ha finalizado la instalación de su ala de eXtra Performance en una Cessna Citation VII, que servirá como banco de ensayos volante durante el próximo año. Esta ala, con alto alargamiento, de 17:1, cuenta con puntas plegables y múltiples sistemas automáticos de alivio de carga, de inspiración biomimética, que buscan reducir peso y mejorar la eficiencia aerodinámica.

Según la nota de prensa en la que Airbus presentaba este proyecto… Similar a cómo un águila planea, adaptando la forma, envergadura y superficie de sus alas y plumas, este demostrador permite aumentar la eficiencia del vuelo. Se investigarán, integrando en el ala, varios elementos tecnológicos para permitir el control activo del ala, incluyendo: sensores de ráfagas, spoilers o placas que se desvían rápidamente perpendicular al flujo de aire, bordes de fuga multifuncionales que cambian dinámicamente la superficie del ala en vuelo y una bisagra semi-aeroelástica.

El trabajo de modificación comenzó en el verano del año pasado, y en octubre se retiró el ala original del reactor en la base aérea de Cazaux, Francia. Durante este proceso, se tomó especial cuidado para no dañar el resto de la aeronave. Se instaló un «encastre de transición» para conectar la nueva ala compuesta —fabricado en el centro de excelencia de alas de Airbus, en UK— con el fuselaje.

El demostrador lo está desarrollando Airbus UpNext, una subsidiaria completamente propiedad de Airbus creada para acelerar el desarrollo de tecnologías futuras mediante la construcción rápida y a gran escala de demostradores, con el fin de evaluar, madurar y validar posibles nuevos productos y servicios que engloben avances tecnológicos radicales.

Todo el trabajo se basa en otros anteriores, como el proyecto Albatross, del que os hablamos en el blog, cuando os explicábamos que…

Cuanto mayor es el alargamiento del ala, más se parece el comportamiento de éste al ala teórico de envergadura infinita, donde los efectos de borde se pueden despreciar y se puede considerar el perfil en dos dimensiones, y por tanto no existen los efectos de fuera de plano que introducen los torbellinos de punta de ala y hacen aumentar la resistencia inducida inclinando hacia atrás la resultante de la sustentación. Vale, tal vez es hora de definir el alargamiento del ala: es un número adimensional que nos indica cómo de larga es el ala respecto a su anchura. En alas rectangulares es la envergadura divido entre la cuerda. En general se expresa como AR=b^2/S, siendo b la envergadura y S la superficie alar, o AR=b/cma, siendo b la envergadura y cma la cuerda media aerodinámica.

Que el ala sea tan esbelta, y tan larga, no solo trae ventajas. También trae inconvenientes. Como una bailarina girando sobre sus pies con los brazos extendidos o retraídos cambia su velocidad de rotación, la longitud del ala hace cambiar la velocidad de alabeo. Así que cuanto más largas, menos maniobrabilidad en alabeo. Además cuanto más largas mayor es el momento que inducen en el encastre (la unión del ala al fuselaje), por aquella ley de la palanca que cuanto más alejes la fuerza del punto de aplicación más momento tienes.

Así pues las alas de los albatros, que son de gran alargamiento, lo que les permite volar grandes distancias sin cansarse, aportan una solución a los aviones comerciales, en los que la maniobrabilidad no es tan importante como en un caza y donde prima el consumo en viajes a larga distancia. Pero si se estudian más a fondo aportan más soluciones.

Los albatros pueden «bloquear» las alas en la posición de crucero, y sin embargo cuando tienen una ráfaga el ala flexa y no se comporta de forma rígida, evitando trasladar esa carga de ráfaga, ese momento, al fuselaje. Pues ese es el invento que llevan probando los de Airbus desde hace algún tiempo. Lo llaman punta de ala con bisagra semi-rígida.

¿Y cómo funciona? Pues más o menos como los viejos slats de Handely Page, con un muelle, o resorte, o material con una rigidez tal que permita a la punta de ala deflectarse más o menos en función de la carga que presione sobre ella. En los slats automáticos desarrollados por Handely Page hace cien años, los slats iban unidos a un resorte, de tal modo que mientras la presión aerodinámica sobre el slat fuera pequeña éste iba desplegado, permitiendo el paso del intradós al extradós, mientras que al aumentar la velocidad del avión aumentaba la presión sobre el slat, haciendo que se retrajera de forma automática. Pues con un mecanismo similar, pero en vez de linal, rotatorio, podemos hacer que la rigidez de la bisagra permita a la punta de ala adaptarse, y en función de la ráfaga que reciba el ala se plegara más o menos. Y no solo eso, en función de la velocidad de vuelo la punta de ala tendrá más o menos diedro.

El uso de una sección exterior articulada con una articulación semiaeroelástica permite que un avión de tamaño A320 aumente su envergadura en un tercio, aumentando el alargamiento en un 50 %, lo que reduce la resistencia, aumenta la eficiencia y ofrece un ahorro potencial de combustible del 5 al 10 %.

Pero al ser las puntas de las alas plegables, permitirán que un A320 con este ala de alto alargamiento encaje en una «caja» de aeropuerto estándar cuando está estacionado en una puerta.

El ala también tiene un borde de salida multifuncional, con superficies aerodinámicas que combinan funciones de hipersustentadores, alerones y spoilers. En esto, el ala está más cerca de las plumas ultraeficientes de un pájaro.

Fuente: Airbus ha publicado un vídeo de la conversión en Facebook