¿Cómo la tecnología de alas transformadoras hace que el cielo esté más limpio?

Los medios extranjeros anunciaron que los proyectos "Clean Sky" y "regional Aircraft Twisted Wing" liderados por Leonardo han entrado en la etapa avanzada de conceptos de deformación relacionados con las puntas de las alas, los bordes de ataque y los bordes de salida de las alas.

Las alas de pájaro tienen un gran potencial para aplicaciones en aviación.

En el pasado, "volar como un pájaro" era el sueño de innumerables pueblos antiguos, pero incluso hoy en día, con una tecnología de aviación altamente desarrollada, "volar como un pájaro" todavía tiene sus ventajas. Como todos sabemos, el ala es el componente principal del vuelo de un avión. Cambiar intencionalmente la forma del ala (como el ángulo de barrido del ala, la envergadura y la curvatura, etc.) durante el vuelo puede aumentar efectivamente la eficiencia del ala.

El más común es que cuando un avión despega y aterriza, el ala necesita cambiar su forma con la ayuda de superficies de control como alerones, flaps y spoilers para lograr los parámetros de ala más ideales. Sin embargo, los métodos de ajuste actuales son engorrosos, complejos e ineficientes y, en la naturaleza, las alas de los pájaros pueden hacerlo fácilmente.

De hecho, ya en la década de 1980, varios países comenzaron a investigar alas de aviones deformables que se balancean con flexibilidad como las alas de los pájaros. En ese momento, la Fuerza Aérea de los EE. UU. estaba probando "alas de misión adaptable" en cazabombarderos F-11.

Este tipo de ala combina un ángulo de barrido variable y una tecnología de inclinación continua, que puede cambiar automáticamente los parámetros geométricos del ala según las condiciones de vuelo, reduciendo así la resistencia al vuelo en más de un 20%. Sin embargo, debido a la tecnología inmadura de la época, esta ala aumentó los requisitos de peso y potencia del avión.

En los últimos años, con el avance de la tecnología de estructuras flexibles y la necesidad de mejorar la eficiencia de los vuelos y reducir las emisiones provocada por el aumento de aviones comerciales, se ha vuelto a desarrollar la tecnología de alas deformables.

Por ejemplo, en 2016, un equipo de investigación del MIT diseñó un nuevo concepto de alas deformables, que se componen de muchas piezas estructurales pequeñas y ligeras similares a escamas o plumas.

Las láminas estructurales están hechas de materiales de módulo alto específico, como polímeros reforzados con fibra de carbono, y se pueden ensamblar en varias formas como bloques de construcción. Las láminas estructurales también pueden moverse entre sí como escamas o plumas. Al aplicar un torque a la punta del ala a través de un pequeño motor de accionamiento, el ala puede deformarse uniformemente en toda su envergadura.

La forma y elasticidad del ala final se pueden controlar con precisión mediante una cuidadosa selección del tamaño, los materiales y el montaje de las piezas estructurales.

Las alas deformadas hacen que el cielo esté más limpio.

Los proyectos "Cielos limpios" y "Alas retorcidas de aviones regionales" liderados por Leonardo son otro avance para que los humanos imiten el vuelo de las aves. El principio básico es optimizar el rendimiento aerodinámico del ala ajustando su forma y curvatura para adaptarse a la configuración requerida para la correspondiente fase de vuelo, especialmente durante las fases de ascenso y descenso del vuelo.

Actualmente, los investigadores están considerando introducir equipos avanzados de deformación del borde de ataque y combinarlos con el borde de salida deformado para hacer que el ala se parezca más al ala de un pájaro mediante el uso de dos o tres bisagras, que se pueden girar o mover continuamente. Cambia la forma del ala más libremente.

Con la ayuda del sistema de control se minimizan los posibles efectos de la resistencia aerodinámica sin necesidad de intervención directa por parte del piloto.

En la actualidad, el proyecto "Ala de distorsión de aeronaves regionales" ha entrado en la etapa de diseño avanzado de conceptos de deformación relacionados con las puntas de las alas, los bordes de ataque y los bordes de salida de las alas. Está previsto que el proyecto de prueba asociado en el túnel de viento se lleve a cabo en varias fases a lo largo de dos años.

La primera fase se centrará en la evaluación del rendimiento de aviones de baja velocidad en relación con las condiciones de despegue y aterrizaje. La segunda fase se centrará en el sistema de atenuación del impacto de las ráfagas. En la tercera etapa, se utilizará un modelo a escala 1:3 para evaluar el ala flexible de alta velocidad y estudiar el rendimiento aerodinámico y la capacidad de deslastre de carga del dispositivo de deformación.

Todos estos pasos experimentales son una preparación para el paso de verificación final, en el que se instalarán dispositivos activos de deformación de la punta del ala conectados al sistema estructural de reducción de carga activa en las aeronaves existentes y se modificarán en consecuencia.

Se prevé que el transporte aéreo regional se triplicará en el futuro a una tasa promedio anual del 6%, lo que generará una demanda en el mercado de aproximadamente 9.000 nuevos aviones regionales, aumentando así considerablemente la carga de las emisiones globales de la aviación. Una vez que la tecnología de "alas transformadoras de aviones regionales" tenga éxito, podrá aportar importantes beneficios de ahorro de energía y protección del medio ambiente, y su papel será inconmensurable.

Tecnología de alas morphing: se refiere a una tecnología que imita las alas de las aves y cambia intencionalmente la forma de las alas durante el vuelo, aumentando así efectivamente la eficiencia de las alas.