Como los vehículos de movilidad aérea urbana siguen avanzando hacia su certificación, la NASA y otros organismos como la FAA o la EASA está realizando ensayos para tener en cuenta tanto el viento que levantan, como la seguridad de sus células en caso de toma dura —y en los ensayos de 2022 no salieron nada bien parados—, así como sobre la comodidad de los mismos para el pasaje.
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El motivo del diseño de esta ala lo explicamos aquí, aunque se puede resumir en que la idea es crear un avión que tenga muy baja resistencia aerodinámica. Para ello se apuesta por unas alas de muy alto alargamiento (la relación de la envergadura al cuadrado y la superficie alar, que nos da un índice que mide cómo de larga es el ala respecto a su ancho). Pero para hacer este tipo de ala con una estructura en voladizo, sería necesario un encastre y una estructura alar muy pesados. ¿Solución? recuperar el diseño de Hurel-Dubois, con riostras carenadas que doblan su función como pequeñas alas
El avión de alas arriostradas transónicas de gran alargamiento de Boeing y NASA, y el viejo diseño de Hurel-Dubois, es un viejo conocido de este blog. En junio de 2014 fue nombrado X-66. Y, ahora, ha empezado su producción, transformando un viejo MD-90 en el X-66, desmontando las alas, los motores, e instalando las nuevas alas de gran alargamiento.
Vídeo de Boeing, enlace a la NdP
PALMDALE, California, 8 de enero de 2024: Boeing [NYSE:BA] ha comenzado una extensa modificación de un avión que se convertirá en el Demostrador de Vuelo Sostenible X-66 (SFD), eliminando motores y realizando escaneos de metrología en 3D para informar el diseño y plan de construcción del avión.
Las alas originales del avión MD-90 pronto serán retiradas para probar el diseño de las alas Truss-Braced Transonic Wing (TTBW) con nuevas alas ultradelgadas soportadas por puntales con mayor envergadura y relaciones de aspecto más altas. La mayor envergadura y eficiencia aerodinámica del TTBW podrían acelerar significativamente las oportunidades para reducir el consumo de combustible y las emisiones.
El X-66 es el primer proyecto de avión experimental de la NASA enfocado en ayudar a los Estados Unidos a alcanzar su objetivo de emisiones netas cero de gases de efecto invernadero en la aviación. Se espera que las pruebas en tierra y en vuelo comiencen en 2028.
Boeing publicó un video en time-lapse de los pasos recientes en la conversión, que incluyen:
Para los datos de escaneo, Boeing utilizará software de modelado en 3D para superponer la estructura existente del MD-90 con los nuevos componentes del X-66, lo que permitirá una integración espacial más precisa y la oportunidad de identificar y mitigar riesgos tempranamente en el proceso de modificación.
Hace dos años recogíamos en estas páginas el primer vuelo de una aeronave en una atmósfera distinta a la terrestre. Se trataba del helicóptero Ingenuity en la atmósfera marciana, que ya ha realizado más de 50 vuelos en estos dos años en la atmósfera marciana, ¡a pesar de estar pensado para cinco vuelos a realizar en 30 días!
También explicábamos entonces los problemas de volar en otro planeta y otra atmósfera.
Unos eran de diseño, pues todo lo que se conoce de aerodinámica ha sido desarrollado para la gravedad terrestre y para la densidad de la atmósfera terrestre, y en marte tenemos mucha menos gravedad y muchísima menos densidad atmosférica, lo que hace que a pesar del pequeño peso del helicóptero hagan falta unas palas de un diámetro considerable y que giren a mucha velocidad. La gravedad de Marte es entorno a un tercio de la de la Tierra (3.72m/s² frente a los 9.81m/s²), lo que hace que los 1.8kg de masa pesen menos allí que aquí. Sin embargo ¡la densidad de la atmósfera es de un 1% la de nuestro planeta (~0.01kg /m3 frente a los 1.225kg/m3)!.
Los otros tenían que ver con la navegación. Podríamos pensar que este helicóptero se trata de un pequeño drone, y todos sabemos lo sencillo que es volar un drone en la Tierra… pero tenemos que tener en cuenta que en Marte no hay un sistema de navegación por satélite, así que sería como un drone terrestre de vuelo totalmente manual. Pero debido al retraso con el que llegan las órdenes al Planeta Rojo, no se puede volar en manual, y requiere que las cámaras de visión artificial, los sensores de altitud y el piloto automático sean capaz de seguir de forma autónoma el vuelo pre-programado y enviado desde la tierra.
El inclinómetro sólo se utiliza antes de despegar, y básicamente es el que dice al resto de los instrumentos dónde está la horizontal. Una vez establecida la posición horizontal, la aeronave puede volar con seguridad. ¿Habéis volado algún drone y lo habéis calibrado poniéndolo en plano para que sepa exactamente cuál es la horizontal? Pues lo mismo y de forma automática. Gracias a ésto, saben que el altímetro láser está midiendo exactamente a la vertical, por ejemplo.
Pero el año pasado se quedó sin inclininómetro, y nos quedó pendiente contaros cómo lo han hecho para que el helicóptero siga funcionando hasta completar más de cincuenta vuelos.
La solución vino de un ingenioso parche informático.
Los «IMU», los inerciales, vamos, son acelerómetros que se utilizan en la navegación inercial del Ingenuity. Éstos miden aceleraciones, e integrando una aceleración se obtiene una velocidad, por lo que se puede saber a qué velocidad vuela, e integrando una velocidad se obtiene una distancia, y por tanto una posición. Estos inerciales, combinados con el altímetro láser y con las cámaras son los que permiten volar de forma controlada y segura en ausencia de otros medios de navegación.
El parche, simplemente, ha permitido utilizar los datos provenientes de estos inerciales para suplir el inclinómetro. ¿Que no es lo suyo? Cierto. ¿Que no es tan exacto? También. ¿Que funciona y ha permitido prolongar la vida del helicóptero marciano más allá de lo previsto? Es un hecho.
Ya sabéis que en la aviación se han dado las carreras del más rápido, más alto, más lejos. Después vino la de más gente/más carga. Y en los últimos años hemos venido hablando del más verde.
Y en Estados Unidos, Boeing y la NASA están trabajando desde hace tiempo en los aviones de las próximas generaciones, y el que parecía que iba a llevar las de ganar era el avión transónico con alas de gran alargamiento arriostradas, que tanto recuerda a los diseños de Hurel-Dublois.
Y, hoy, por fin, después de haberlo visto probar en túnel de viento y haber protagonizado muchas notas de prensa, y después de que en enero nos aseguraran de que se iba a construir el prototipo, hemos conocido el nombre con el que construirá la NASA este avión experimental: X-66.
Como hemos hablado mucho de este diseño lo resumimos, podéis ampliar la información en los enlaces que hemos dejado párrafos atrás:
La idea es crear un avión que tenga muy baja resistencia aerodinámica. Para ello se apuesta por unas alas de muy alto alargamiento (la relación de la envergadura al cuadrado y la superficie alar, que nos da un índice que mide cómo de larga es el ala respecto a su ancho). Pero para hacer este tipo de ala con una estructura en voladizo, sería necesario un encastre y una estructura alar muy pesados. ¿Solución? recuperar el diseño de Hurel-Dubois, con riostras carenadas que doblan su función como pequeñas alas.
Y, ahora, vamos a por la nota de prensa.
La NASA y Boeing han anunciado que la aeronave producida a través del proyecto de demostración de vuelo sostenible de la agencia ha sido designada por la Fuerza Aérea de EE. UU. como X-66A.
El nuevo avión experimentla busca ensayar una posible nueva generación de aviones de pasillo único más sostenibles, el caballo de batalla de las aerolíneas de pasajeros de todo el mundo. En colaboración con la NASA, Boeing construirá, probará y volará un avión de demostración a gran escala con alas extra largas y delgadas estabilizadas por puntales, conocido como concepto Transonic Truss-Braced Wing.
“En la NASA, nuestros ojos no solo se centran en las estrellas, sino que también se fijan en el cielo. El Demostrador de Vuelo Sostenible se basa en los esfuerzos líderes mundiales de la NASA en aeronáutica y clima. El X-66A ayudará a dar forma al futuro de la aviación, una nueva era en la que los aviones serán más ecológicos, limpios y silenciosos, y creará nuevas posibilidades tanto para el público aeronáutico como para la industria estadounidense”.
administrador de la NASA, Bill Nelson
El X-66A es el primer avión X enfocado específicamente en ayudar a los Estados Unidos a lograr el objetivo de cero emisiones netas de gases de efecto invernadero de la aviación, que se articuló en el Plan de Acción Climática de la Aviación de los Estados Unidos de la Casa Blanca.
“Para alcanzar nuestro objetivo de cero emisiones netas de la aviación para 2050, necesitamos conceptos de aviones transformadores como los que estamos volando en el X-66A. Con este avión experimental, apuntamos alto para demostrar los tipos de tecnologías de ahorro de energía y reducción de emisiones que necesita la industria de la aviación”.
Bob Pearce, administrador asociado de la Dirección de Misiones de Investigación Aeronáutica de la NASA
La NASA y Boeing buscaron la designación del avión X poco después de que la agencia anunciara el premio del proyecto Demostración de Vuelo Sostenible a principios de este año. La Fuerza Aérea otorga el estado de X-plane a los programas de desarrollo que se proponen crear configuraciones revolucionarias de aeronaves experimentales. La designación es para aviones de investigación. Con pocas excepciones, los aviones X están destinados a probar diseños y tecnologías que pueden adoptarse en otros diseños de aeronaves, no sirven como prototipos para la producción completa.
“Estamos increíblemente orgullosos de esta designación, porque significa que el X-66A será el próximo de una larga lista de aeronaves experimentales utilizadas para validar diseños innovadores que han transformado la aviación. Con los aprendizajes obtenidos del diseño, la construcción y las pruebas de vuelo, tendremos la oportunidad de dar forma al futuro del vuelo y contribuir a la descarbonización de la industria aeroespacial”.
Todd Citron, director de tecnología de Boeing
Para el X-66A, la Fuerza Aérea proporcionó la designación de una aeronave que valida tecnologías para una configuración TTBW que, cuando se combina con otros avances en sistemas de propulsión, materiales y arquitectura de sistemas, podría resultar en hasta un 30 % menos consumo de combustible y emisiones reducidas en comparación con el mejor avión de su clase actual.
Debido a su uso intensivo, los aviones de pasillo único representan hoy en día casi la mitad de las emisiones de la aviación en todo el mundo. La creación de diseños y tecnologías para una versión más sostenible de este tipo de avión tiene el potencial de tener un profundo impacto en las emisiones.
La historia de la NASA con la designación del avión X se remonta a la década de 1940, cuando su agencia predecesora, el Comité Asesor Nacional para la Aeronáutica (NACA), creó conjuntamente un programa de aviones experimentales con la Fuerza Aérea y la Marina de los EE. UU. El X-66A es el último de una larga línea de aviones X de la NASA. Además, el Centro de Investigación de Vuelo Armstrong de la NASA en Edwards, California, ha brindado experiencia técnica y apoyo para varios aviones X adicionales.
Para el Demostrador de Vuelo Sostenible, la NASA tiene un Acuerdo de Ley Espacial Financiada con Boeing a través del cual la agencia invertirá $ 425 millones durante siete años, mientras que la compañía y sus socios contribuirán con el resto de los fondos, estimados en alrededor de $ 725 millones. La NASA también contribuirá con experiencia técnica e instalaciones.
El proyecto Demostrador de Vuelo Sostenible es una actividad del Programa de Sistemas de Aviación Integrados de la NASA y un elemento clave de la Asociación Nacional de Vuelo Sostenible de la agencia, que se centra en el desarrollo de nuevas tecnologías de aviación sostenibles.
Obtenga más información sobre el Demostrador de Vuelo Sostenible aquí.
Aunque los últimos ensayos se han realizado sobre un F-15B, NASA publica como avance una foto de 2019 de un vuelo de prueba con un T-38 Talon.
Utilizando una cámara fotográfica especial, los investigadores del Centro de Investigación de Vuelo Armstrong de la NASA en Edwards, California, capturaron recientemente imágenes de las ondas de choque provenientes del avión de investigación F-15B.
Los investigadores de Armstrong continúa refinando el uso de un proceso llamado fotografía Schlieren, que captura imágenes de ondas de choque de sonido, para respaldar la investigación Quesst y su pieza central, el avión supersónico silencioso X-59. (la imagen arriba mostrada es una vieja conocida de 2019, esperaremos con ganas que se hagan públicas las del F-15B, mientras tanto se pueden encontrar muchas más aquí)
Al igual que una superficie caliente en verano cambia la densidad del aire cercano, haciendo que los objetos en el fondo parezcan borrosos, la onda de choque hace que la presión y la densidad del aire cambien justo detrás de ella, y gracias a estos cambios funciona la fotografía de Schlieren, aunque necesita ser procesada posteriormente por software específico en un ordenador.
Si bien el uso de la fotografía Schlieren por parte de la NASA se enfoca en poder ver algún día las ondas de choque del X-59, sus aplicaciones van más allá, y los investigadores creen que también podrían aplicar la técnica para diseñar otros aviones o mejorar el flujo de aire alrededor de los camiones, u optimizar la ubicación de las turbinas eólicas.
Fuentes: NASA