Las alas de gran alargamiento de Marcel Hurel

Hemos mencionado los aviones Hurel Dubois dos veces en este blog. Así que ya va tocando dedicarles una entrada solo para ellos. La primera vez fue cuando presentamos el concepto de avión con ala de gran alargamiento con riostras de Boeing, y la segunda con el concepto de Airbus, que recurre a alas articuladas. Como hemos mencionado en otras ocasiones, un ala de gran alargamiento se comporta prácticamente como un ala de longitud infinita, minimizando los efectos de borde y por tanto aumentando la eficiencia del ala, reduciendo la necesidad de dispositivos de punta de ala para reducir los efectos del torbellino de punta de ala (resistencia inducida). Pero presenta varios problemas, uno es el que son demasiado esbeltas y hay que encontrar como sujetarlas al fuselaje sin que sea un sistema en exceso pesado, de ahí las riostras, o la articulación del segmento exterior, para reducir la transmisión de momentos al fuselaje. Otros problemas vienen derivados de que la gran flexibilidad del ala ocasiona no linealidades en las soluciones aerodinámicas (cuando se resuelven ciertas ecuaciones aerodinámicas aproximándolas con una serie de Fourier lo normal es quedarse solo con los primeros términos, despreciando los no lineales), así como fenómenos aeroelásticos.

Marcel Hurel es un diseñador y piloto francés. De hecho compitió en la más célebre copa de hidroaviación, como piloto de pruebas de CAMS voló su modelo 38 en el Trofeo Schneider, y se hizo famoso porque aprovechó en 1943 el primer vuelo de CAMS-Potez 161, un hidroavión examotor de 43 toneladas, para ponerlo lejos del alcance del ejército alemán, volando de la Francia ocupada a Bizerte, donde fue destruido en 1944.

Tras la guerra se asoció con Dubois, que era el socio capitalista, para diseñar el Hurel-Dubois 10. Este avión era un demostrador tecnológico para comprobar sus teorías acerca de las alas de gran alargamiento.

F-WFAN, rematriculado después F-BFAN

El alargamiento alar era de 32.5:1, más propio de un velero que de un avión a motor, ¡mucho menos de un avión de transporte! El HD-10 tenía un motor de 40HP, 12 metros de envergadura, y 480kg de MTOW, ¡prácticamente un ULM actual!. Con el motor de 75HP que se instaló después alcanzaba un crucero de 121mph. Las alas estaban construidas en aluminio-magnesio soldado, reforzadas con sendas riostras, mientras que el fuselaje era de tubo soldado revestido de tela.

Los resultados de los ensayos fueron positivos, logrando una buena sustentación con poca resistencia, y una capacidad de alabeo bastante sorprendete, a pesar de la gran envergadura que tiene. Entre 1948 y 1954 acumuló 218h 27 minutos de horas de vuelo, y actualmente se conserva en el Musée de l’Air et de l’Espace en Paris, en Le Bourget.

Monsieur Hurel tenía en mente desde el comienzo el hacer un avión de transporte, y logró que el gobiero francés apoyara su proyecto, con la construcción de dos prototipos prácticamente idénticos y que se diferenciaban tan solo en la motorización, y en que el segundo era 1.2m más largo, y la estructura reforzada: el HD-31 (F-WFKU, después F-BFKU) con los motores Wright Cyclone de 800HP y el HD-32 (F-WGVG, más tarde F-BGVG) con los Pratt and Whitney R1830 de 1200HP. El primero voló el 27 de enero de 1957, mientras que el segundo lo hizo el 29 de diciembre del mismo año.

HD31 en Le Bourget, minuto 2:55

La construcción de ambos era metálica, las alas tenian 46m de envergadura, y una relación de aspecto de 20.2:1, bastante menos que en el prototipo, pero aún así muy eficiente. En comparación, el DC-3 tenía una envergadura de 29 metros. El peso en vacío era de 11214kg, con un peso máximo al despegue de 19060kg. Con 6356kg de carga útil se le calculaba un alcance de 990km, a pesar de contar con la resistencia del tren fijo.

Del HD-32 se produciría un segundo ejemplar, el HD-321 (F-WHHA, más tarde F-BHHA), que se estrellaría el 31 de octubre del 56 en Bahía Guanabara, cerca de Río de Janeiro, en un vuelo de demostración, falleciendo una persona. El HD-32 se perdería el 10 de mayo de 1960 en un accidente en Villemoleix, saliéndose de pista. Este avión se puede ver, o se podía ver, aún allí.

El l’Institut Géographique National encargó una evolución de estos aparatos, el HD-34, con tren retráctil y morro acristalado. El primero de ellos (F-WHOO, más tarde F-BHOO) voló el 26 de febrero de 19570.

Sin embargo el avión producido en serie más exitoso que ha utilizado el concepto de Hurel es británico, el Shorts Skyvan, heredero del Miles-Hurel-Dubois HDM.105. Y visto lo visto, ¿quién dice que no puede ser el futuro de la aviación comercial?

Fuentes

Acrobacia en un Ford Trimotor de pasajeros

Estamos acostumbrados a ver acrobacias ilimitadas en gráciles y potentes pájaros acrobáticos, aviones con motores potentes, estructuras de tubo de acero soldado y reforzado y revestidas de fibra de carbono. Pero hubo una época en la que los aviones de pasajeros podían hacer acrobacia, a parte del tonel del prototipo del 707, Harold Johnson, también conocido como el rey de los Ford, podía hacer toneles, rizos, caídas de ala… con un gigantesco, para la época, Ford Trimotor de 6 toneladas.

Harold nació en 1910 en Chicago, Ilinois. Tuvo su suelta en 1929, en un biplano Waco, de quien se convirtió en distribuidor. Poco después fundó una compañía llamada Aerial Transit Company, no confundir con la de Henson y Stringfellow.

Y poco después decidió entrar en el mundo de los barnstormers. Pero puesto a entrar en un mundillo donde había tanta gente trabajando, tenía que hacerlo haciendo algo distinto. Podía haber hecho acrobacia a motor parado como Udet o Hoover, pero el quería algo grande, algo que no hubiera hecho nadie. ¿Por qué volar un biplano acrobático, pudiéndo hacer acrobacia con un Ford Trimotor de pasajeros y unas 6 toneladas de peso?

En 1932 compró su Ford 4AT. Con él hacía toneles, caídas de ala, aterrizaba sobre una de las ruedas del tren y la punta de ala… de hecho descubrió que este número le obligaba a reemplazar los bordes marginales cada seis meses. Y sobrecargar la estructura haciendo acrobacia le obligaba a hacer otra serie de reparaciones, así que consiguió certificarse por la CAA para poder realizar reparaciones, en un taller móvil que montó en otro Ford, terrestre.

Durante siete años recorrió Estados Unidos con sus espectáculos, patrocinado por SOHIO Oil, y participando en las National Air Races.

En 1931 quedó segundo con un Lockheed Orion en el Trofeo Bendix.

Probó numerosos biplanos para sus espectáculos, pero no contento con ninguno, diseñó el suyo propio, Continental Special NR-10537. Abría los espectáculos con él, realizando un looping nada más despegar, o alabeando para poner el avión en invertido a ras de suelo. Ese era el calentamiento del espectáculo, a continuación aterrizaba junto a su Ford y empezaba las acrobacias con él, que era su aparato favorito para hacer acrobacia. Una vez, delante de una multitud de 15000 espectadores realizó ¡17 rizos seguidos con el Ford 4AT! Batiendo su anterior record, de sólo 16.

Incluso llegó a plantear un diseño para transportar a lomos del Ford 4AT su biplano, como harían con otros diseños de aviones nodriza/parásito. Al fin y al cabo, ¡ya se había logrado en 1916!

Pearl Harbour y la entrada en guerra de Estados Unidos dió al traste con sus espectáculos, y cambió las acrobacias por vuelos ferry de Lockheed Hudson desde Estados Unidos a Reino Unido. Se perdían casi la mitad de los aviones en estos vuelos.

Tras ello pilotó, como piloto de pruebas, el B-24. Pero este avión no le gustaba, demasiado pesado y poco maniobrable. Se movió a California, donde pudo probar los P-38, tirando de G’s hasta las 7G. También probó el Lockheed 1049 Constellation, del que decía que tenía más velocidad de alabeo que el propio Lighting.

Durante el vuelo de ensayos del avión de lucha antisubmarina P2V Neptunre se desprendió la puerta de la bodega de bombas. Ésta golpeó la cola, dañando el timón y 3/4 partes del estabilizador vertical. Johnson aterrizó el avión sin novedades, salvando el prototipo.

Murió en 2011, tras toda una vida dedicada a volar (fly to live, live to fly, como reza la canción, podría haber sido su credo), y a restaurar aeronaves clásicas.

Fuentes:

Quadcopter steampunk de 1907

No soy dado al uso de anglicismos, y tanto junto en el título no es propio de mi persona. Pero si digo helicóptero cuatrirrotor muchos no se van a enterar, y quadcopter o cuadricóptero es bastante conocido, y al fin y al cabo lo que quiero es que vengáis al blog, así que habrá que poner titulares llamativos.

Dicho esto, quiero hablaros de una aeronave, Breguet-Richet Gyroplane No.1, que conocí en septiembre de 2019 en Musée de l’Air et de l’Espace. Se trata de un helicóptero multirrotor, con fuselaje en forma de aspa, y 32 palas distribuidas en cuatro rotores, ¡de 1907!. Así visto, y a bote pronto, me pareció un drone steampunk, que bien podría ser el padre del viejo cuadricóptero agrícola de Gloster, así como de todos los actuales.

Y que curiosamente, también es el antecesor de todos los helicópteros. De hecho es el primer helicóptero que logró despegar del suelo, aunque no de forma totalmente autónoma, pues eran necesarias varias personas tensando unas sogas para poder estabilizar su vuelo. Es por esto que el honor de ser el primer helicóptero tripulado en volar se concede a Monsieur Cornu, curiosamente también constructor de bicicletas, como los Wright, con su máquina de dos rotores en tándem.

El helicóptero que nos ocupa nace de la colaboración de los hermanos Louis y Jacques Breguet con el profesor Charles Richet. Aunque a veces se cita como predecesor de los modernos drones, tan solo podría considerarse predecesor de su arquitectura, puesto que el drone nace como aeronave no tripulada y, como ya hemos visto, este cuatrirrotor nace como aeronave tripulada.

Fueron muchos los intentos de volar con ala fija, así como con ala rotatoria. Se considera que los primeros en lograr un vuelo con ala fija y motor fueron los Wright en 1903, y tan solo cuatro años después lo lograrían nuestros protagonistas.

Uno de los problemas a solventar por los aerodinos de alas rotatorias era el problema del par rotor. Por ello estos pioneros optaron por un número par de rotores contrarrotatorios, de este modo el par quedaba compensado. Otros problemas serían la asimetría de sustentación en vuelo de avance y la diferencia de resistencia que ofrece la pala que avanza frente a la que retrocede en vuelo de translación. Estos problemas no quedarían solucionados hasta que de la Cierva en su rotor del autogiro instalara (e inventara) las articulaciones de batimiento y de arrastre. Otro de los problemas que enfrentaban las alas rotatorias era la falta de potencia: el Breguet-Richet Gyroplane No.1 llevaba un solo motor Antoinette de 45hp para mover los 4 rotores y levantar con ellos sus ¡577 kilogramos! de masa al despegue.

El fuselaje consistía en cuatro brazos de estructura de tubo de acero, que sostenían en el centro el motor y el puesto de pilotaje, y en sus extremos los cuatro rotores contrarrotatorios: dos de los que estaban en una diagonal giraban en un sentido, y los otros dos que estaban en la otra diagonal en el contrario. El peso en vacío de la aeronave era de 340kg, y el peso al despegue era de 577. ¡El piloto fue seleccionado por su pequeño tamaño y poco peso! Monsieur Volumard pesaba solo 68kg.

El 24 de agosto, o el 19 de septiembre, el helicóptero se elevaba 60cm del suelo en Douai, estabilizado por los ayudantes del piloto desde tierra. El 29 de septiembre el piloto logró alcanzar 1.5m sobre el suelo, y en los siguientes vuelos de ensayo repetiría alturas similares, pero sin estabilidad ni posibilidad de control de dirección. El helicóptero solo servía para despegar en vertical, no para desplazarse de manera controlada en ninguna dirección. De hecho, ni siquiera el vuelo a punto fijo se lograba de forma controlada.

El helicóptero quedaría destruido durante uno de los vuelos de ensayo. Breguet y Richet intentarían otro diseño distinto, con dos rotores y alas fijas, el Gyroplane no. 2, pero tampoco tendrían éxito. Breguet se centraría en los aviones de ala fija, y no volvería a los helicópteros hasta casi 30 años después, con el Breguet-Dorand de rotores coaxiales contrarrotatorios.

Fuentes

Gérin V-6E Varivol, alas retráctiles de 1938

No es la primera vez que hablamos de alas retráctiles en este blog, ni de morphing. Y seguramente seguiremos hablando de ello de tarde en tarde, pues hay ideas que vuelven de forma periódica hasta que el estado de la técnica y de los materiales les permiten quedarse, ya hemos visto muchos ejemplos como el cuatrirrotor agrícola de los años 60 o el avion no tripulado de combate en plena Segunda guerra mundial TDR1. Y ésta de las alas retráctiles puede ser útil tanto para almacenar aviones no tripulados en contenedores y desplegar las alas, como para lanzarlos por el portón trasero de un avión de transporte.

El Gerin V6 lo hemos conocido esta mañana de rebote, en una página web de Facebook, ¡y había que investigarlo un poco más!

Como puede verse por el número de índice del modelo, y por las patentes registradas a su nombre, no era el primer intento de Gerin de hacer un avión de geometría variable. De los modelos 1, 3, 4 y 5 poco hemos podido encontrar, salvo alguna imagen de poca resolución de algún modelo a escala. Del V2 sabemos que fue un biplano cuyas alas podían modificar su geometría, incrementando o reduciendo la superficie alar al alargar o acortar la longitud de la cuerda de sus alas. Voló, pero se estrelló. Aunque el motivo del accidente no es achacable al sistema de retracción de alas.

Su segundo prototipo en vuelo sería el V6.

El avión es un avión de carreras, con una configuración bastante similar a otros racer de la época. Salvo por el ala, que buscaba solucionar el mayor y principal problema de los aviones de carreras de los años 30: lo difícil que era manejarlos a baja velocidad, y lo fácil que era estrellarse con ellos en el momento del aterrizaje.

Al ser aviones optimizados para tener la mayor velocidad posible durante la carrera, no hacían ninguna concesión a su manejo a baja velocidad. Motores muy potentes en células muy pequelas y ligeras y con alas realmente pequeñas con perfiles alares especialmente delgados. El mejor cóctel para que el avión no sea apto para todos los pilotos y que sea difícil de manejar en aterrizaje y despegue, tanto por su visibilidad como por su velocidad de pérdida. ¿Cómo solucionarlo? Hoy en día se utiliza bastante los flaps tipo fowler, que aumentan la superficie alar, aumentan la envergadura, y normalmente están ranurados para soplar la capa límite.

La idea de monsieur Gérin era aumentar la superficie alar con dos mecanismos, uno que aumentaba envergadura del ala con una sección central retrácil, así como la cuerda de la sección central del ala. Equipó a su avión con un motor Renault 6Q03 de 275CV. La idea era competir con el en la carrera aérea Coupe Deutsch de la Meurthe, sin embargo la Segunda Guerra Mundial dio al traste con este certámen y el avión quedó escondido. Tras la guerra Gérin continuó con los ensayos y según las pruebas llevadas a cabo en tunel de viento, y con un motor Béarn de 350V, posiblemente el 12 A, concebido para la carrera arriba citada, el avión hubiera podido alcanzar los 455km/h a 1800m de altitud, y con el Béarn sobre alimentado 644km/h a 800m, pero hubiera tenido una velocidad de aterrizaje ¡de tan solo 90km/h!. Gérin incluso llegaría a imaginar el poder montar los Hispano Suiza 12Y-31 de los Morane Saulnier 406 en su máquina, para alcanzar los 760km/h a 6000m, ¡o los 800 a nivel del mar!

Sin embargo los resultados respecto a la eficiencia del ala para modificar el coeficiente de sustentación del ala no eran especialmente buenos. Y los tiempos de plegado y desplegado eran largos, de 28 a 40 segundos para las puntas de ala y de 35 a 60 para la sección central.

Es de suponer que tras la guerra y con todos los avances que se habían producido en aviación, el modelo de Gérin había quedado totalmente obsoleto y desfasado, y con la ruina de post guerra, continuar con su desarrollo no era algo prioritario, así que permaneció oculto y abandonado en una granja, hasta quer en 1996 fue re-descubierto en un estado semi ruinoso, y donado al museo de aviación de Angers.

Fuentes:

El texto de arriba bebe tanto de la página de Facebook enlazada como de la web rusa AirWar, y visto lo parecido de ambas y por lo que hemos podido ver en Secrets Projects, de donde hemos sacado más información, ambos beben del artículo publicado en Le Fana de l’Aviation, y además aportan algo más de información.