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DARPA ha presentado en sus redes sociales su nuevo avión experimental, que han llamado X-65 CRANE, el mismo que anunció en enero que lo construiría Aurora.

El programa Control of Revolutionary Aircraft with Novel Effectors (CRANE) tiene como objetivo diseñar, construir y probar en vuelo un novedoso avión experimental que elimine el control mediante superficies aerodinámicas tradicionales y lo cambie por uno basado en control activo del flujo sobre las superficies mediante soplado, Active Flow Control (AFC).

El control de flujo activo podría mejorar el rendimiento de la aeronave al eliminar las superficies articuladas, que actualmente sirven para controlar el avión, pero que aumentan el peso y la complejidad mecánica.

Eliminar las superficies de control móviles supone varias ventajas. Por un lado, reducir el peso de la aeronave, por la eliminación directa de todas las articulaciones. Por otro lado, porque el uso del AFC para el control de la aeronave hace que las superficies aerodinámicas puedan ser más pequeñas.

Y, si no hay superficies móviles, ¿cómo controlamos el avión? Llegado este caso no está de más recordar las entradas de cómo vuelan los aviones, y la de los hipersustentadores. En resumen, recordaremos que el ala genera sustentación gracias a que la circulación que se genera entorno al perfil hace que el aire que pasa por la parte superior del ala vaya más rápido que el que va por debajo, y eso causa que la presión sobre el ala sea menor que bajo él y por tanto la resultante de fuerzas permita elevar el avión.

La sustentación generada por el perfil aerodinámico depende de la propia curvatura del perfil, del ángulo de ataque de este y de la velocidad relativa de éste respecto al aire, ademas de la densidad del aire. Las superficies de control clásicas actúan sobre la curvatura del perfil, mediante articulaciones. Al variar la incidencia de la superficie de control, o al retorcer el ala como hacían en los primeros aviones mediante su torsión, cambiamos la curvatura del perfil y por tanto hacemos que un semi-ala sustente más que el otro, en el caso de los alerones, induciendo el alabeo; o que el empenaje vertical sustente en una dirección o en la contraria. Algunos de los intentos de eliminar las articulaciones, como el morphing, pretende mantener el sistema de cambiar la geometría del perfil, pero recurriendo a la flexibilidad de los materiales, en lugar de a articulaciones mecánicas.

¿Y si en vez de actuar sobre la curvatura del perfil actuáramos directamente sobre la velocidad relativa de éste con el aire? Como la sustentación depende de la velocidad relativa aire-perfil aerodinámico, ¿qué ocurre si soplamos localmente aire sobre una superfice y no sobre la otra? Pues que esa superficie sustentará más que la otra, permitiendo de este modo generar alabeos, virajes… sin necesidad de modificar la geometríad del perfil. Esto permitiría eliminar las articulaciones de los alerones, timonesy flaps, y reemplazarlos por superficies más pequeñas, menos pesadas, menos complejas de mantener, manteniendo e incluso incrementando la maniobrabilidad.

El contrato incluye una opción de Fase 3 en la que DARPA tiene la intención de volar un avión de 7,000 libras (3180kg). Una de las principales características de la aeronave será la implementación de alas modulares, lo que permitirá probar distintas soluciones para encontrar la óptima.

En mayo de 2023, el avión recibió su designación oficial como X-65.

¿Veremos este tipo de control en el futuro caza estadounidense?

Este tipo de controles se ha ensayado en más ocasiones. Algunos de los ejemplos más recientes son el EcoDemonstrator, de NASA y Boeing, modificando el empenaje vertical de un B757; BAe System lo puso a prueba con su FLAVIIR, que evolucionó en su demostrador MAGMA, que se puede ver en vuelo aquí. Un caso extremo de aplicación de este sistema podría ser la eliminación de los flaps para sustituirlos por Turbo Wings.

Fuentes

• DARPA [-1-] y [-2-]
• Scientific American