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Autor: Italo Florez

Historia y Definición de Alas Volantes

Antes de entrar en tema sobre las alas volantes, hay que definir muy qué es, y su clasificación entre las aeronaves, debido a que muchas personas confunden su funcionamiento, por propiedades físicas y mecánicas, cada una es de naturaleza, comportamiento como funcionamiento distinto a la otra. También reaccionen de manera distinta a su desplazamiento en un fluido como el aire.

En definición una aeronave es un vehículo con o sin motor capaz de moverse en un fluido como el aire. Teniendo clara su definición, haremos una breve clasificación básica, sin entrar en explicaciones físicas de las aeronaves.

De manera general las aeronaves se clasifican en:

Aerostatos: Esta clase de aeronaves, son las más básicas, se divide en globos y dirigibles.

Aerodinos: Esta clase de aeronave se divide en aerodinos con sistema de propulsión y sin sistema de propulsión. Los aerodinos con propulsión también tienen más clasificaciones dentro de estos, igual a los sin propulsión.

-Con sistema de propulsión: Están las aeronaves de alas fijas (Anfibios, Hidroavión y los aviones). Aeronaves de ala batiente (Ornitóptero), Aeronaves de alas giratorias (Convertible, Autogiro, Girodino, Helicóptero.

-Sin sistema de propulsor: Velero, Planeador, Parapente, Ala delta.

Después de su definición y clasificación quiero hacer 2 aclaraciones. Primero, cada aeronave tiene diferencias que la hace completamente un sistema aparte a la otra, por ejemplo: aunque un helicóptero y autogiro estén dentro de la clasificación de aeronaves con sistema de propulsión y alas giratorias, es erróneo comentar que funcionan de manera igual o parecido, su diseño aerodinámico, mecánico, y estructural son completamente diferentes, lo único que las une son precisamente que sus alas giran, de la misma manera con cualquier aeronave. Segundo, muchas personas incluyendo ingenieros y físicos, tienden a cometer el error de comentar que “los aviones utilizan un sistema parecido o copian el vuelo de las aves”, esto es completamente incorrecto, los aviones son vehículos que generan la sustentación por medio de propulsión, y las aves la generan por medio del viento caliente y con mayor presión que sube desde la superficie, en otras palabras, utilizan un fenómeno de trasferencia de calor para poder crear diferencia de presiones en sus alas, elevándose y volando si ellas quieren hasta el fin de los tiempos. Este proceso se le llama planear, por lo cual el único vehículo que imita su vuelo son los planeadores. Agrego también que la maquina voladora de Leonardo da Vinci es un ornitóptero, la única máquina que imita al 100% el proceso muscular y físico de las Aves. Los aviones son maquinas algo más simples pensadas para procesos completamente comerciales.

Ya entrados en contexto podemos entrar a definir nuestro tema.

Un ala voladora es un aerodino de ala fija que genera vuelo estable y controlable sin la ayuda de apéndices sustentadoras (Spoilers, Flaps, Alerones, Slats), distinto al ala principal.

El ala volante ha sido definida como la configuración más eficiente de aeronave, esto se debe a la ausencia de cualquier otro componente más que su ala fija, esto reduce su complejidad estructural, coeficiente de resistencia y peso de estructura. Siendo un sistema más básico y muy eficiente en aerodinámica, también tiene de ventaja las variantes en su centro de gravedad, esto se debe a que es la única maquina voladora que permite distribuir el peso en toda la estructura o en punto fijo.

Aquí vemos la eficiencia del perfil alar de un diseño para ala volante:

Como estas aeronaves generan poco coeficiente de resistencia, esto se traduce en menos gasto de combustible, su sencillez en la estructura se traduce en menos costo de desarrollo y mantenimiento, como también su capacidad de levantar un gran peso, por eso compañías como Airbus presentaron el “Maverick” del programa “Zero E”. Un programa que busca reducir las emisiones creando aeronaves mucho más eficientes, categoría que gana un ala volante. El Maverick es la apuesta de largo plazo de Airbus, presentado también junto a otros 2 tipos de aviones convencionales a corto plazo mientras se da un mejor desarrollo al Maverick.

Imágenes del Maverick y programa Zero E:

Historia del Ala Fija.

La historia de las alas volantes va ligada con la historia de una gran marca de aviación y defensa Mundial. John K. Northrop (1895-1981), diseñador de aeronaves y fundador de Northrop Grumman (una de las empresas pioneras de la aviación, defensa y espacio, referencia mundial de tecnología). Fue el pionero de las alas volantes completamente funcionales.

Nota: Se evito comentar los prototipos Nazis (Estos nunca fueron funcionales).

El primer diseño es el Northrop N-1M en 1940, ala fija propulsada con 2 motores Lycoming, de 65HP cada uno, instalados dentro una gran ala gruesa que representaba toda estructura, accionado con hélices propulsoras. Dentro de sus ventajas en diseño se encontró:

-Bajo coeficiente de resistencia que mejoraba la velocidad de planeo.

-Menos potencia de despegue que un avión de mismas dimensiones y tamaño.

Durante su diseño solo se encontró problemas en la refrigeración, solucionado con mejores ranuras de enfriamiento.

Características.

-Tripulación: Uno (piloto).

-Longitud: 5,2 m

-Envergadura: 11,6 m

-Altura: 1,5 m

-Superficie alar: 32,5 m²

-Peso cargado: 1769 kg

-Planta motriz: 2 motores de cuatro cilindros opuestos horizontalmente, refrigerados por aire Lycoming 0-145 (2 motores de seis cilindros opuestos horizontalmente, refrigerados por aire Franklin 6AC-264F2, de 117 hp (tras remotorización).

-Potencia: 65 hp cada uno (motores originales).

Rendimiento.

Velocidad nunca excedida (Vne): 321,9 km/h

Alcance: 482,8 km

Techo de vuelo: 1219,2 m (4000 pies)

Imágenes:

La segunda fase para las alas volantes vendría de parte del Northrop XB-35, un segundo modelo derivado de las pruebas con éxitos de estabilidad y control por parte del N1-M.

El contrato del XB-35 fue aprobado el 22 de noviembre de 1941, poco antes de la participación de EE. UU. en la segunda guerra mundial.

El proyecto desde un principio fue muy ambicioso. Se establecía un radio de acción operacional de 10.000 millas (16.090 Km), más 10.000 (4.536 kg) libras de bombas, todo esto para poder atacar Alemania en caso tal Inglaterra fuera derrotada y también atacar Japón por la costa Oeste de EE. UU. Además, las misiones serían tan largas que sería necesario una tripulación de 6 personas con de zonas de descanso. Para este último requerimiento la compañía Convair diseñaría el B-36 Peacemaker.

En descripción la aeronave venia equipada con 20 ametralladoras del calibre 0.50 (12.7mm) en siente torretas de RC. Cuatro motores Pratt & Whitney Wasp Majo, que proporcionaban 3000 caballos de poder por medio de hélices Hamilton Standard de 4 palas.

Características.

Datos Técnicos del Northrop XB-35
Tipo: Prototipo de bombardero pesado ala volante
Tripulación: 9 normalmente más 6 de refresco
Construcción: Aluminio

Dimensiones
Envergadura: 52,43 m
Longitud 16,18 m
Altura: 6,12 m
Trocha: 12,56 m
Distancia entre ejes: 7,16 m
Diámetro neumáticos tren principal: 1,65 m
Diámetro neumáticos tren nariz: 1,42 m

Superficies
Alas: 371,60 m2
Elevones: 16,9 m2 c/u
Timón: trim flap8,3 m2 c/u; drag rudder superior e inferior 4,9 m2 c/u

Parámetros Aerodinámicos
Alargamiento: 7.4:1
Ahusamiento: 4:1
Alabeo geométrico: 0º Cuerda Raíz, -4º Cuerda Puntera
Diedro: 0º 53” en borde de ataque
Espesor: 2,17 m en cuerda raíz
Flecha: 26º57’48” en borde de ataque; 10º15’22” en borde de fuga.
MAC: 8 m (CG 35% MAC)
Perfil alar: NACA 653018/9

Planta Motriz
Cantidad y modelo: Cuatro Pratt & Whitney R4360-17/21 Wasp Major de 28 cilindros Potencia motor: 3000 hp
Diámetro interior de los cilindros: 14,6 cm
Cilindrada: 70 Lts
Relación de Compresión: 6.7:1
Hélices: Dos Hamilton Standard Contrarrotativas de cuatro palas cada una.
Prestaciones
Velocidad Máxima: 629 km/h a 10.670 m
Techo de Servicio: 12.190m
Alcance Previsto: 16.090 km

Pesos
Vacío: 40.624 kg
Máximo en Despegue: 94.801 kg

Armamento Propuesto: Veinte ametralladoras calibre 50, con mil proyectiles por arma, instaladas en torretas más 4.360 kg de bombas.

Imágenes:

El siguiente en la lista es el Northrop YB-49, una actualización del XB-35, una actualización surgida por la necesidad de implementar aeronaves impulsadas con turborreactores.

En características encontramos el mismo XB-35, la única diferencia la encontramos en el motor, sustituyendo los antiguos motores de pistón y hélices por 8 motores a rección Allison TG-180 de 1.814 kg de empuje, un segundo prototipo recibiría 6 motores Allison J-35-A-19 de 2.540 kg de empuje. Todos los motores fueron instalados limpiamente dentro del perfil alar (ejemplo de la sencillez estructural y su fácil manejo de las alas volantes).

Características.

Datos Técnicos del Northrop YB-49

Tipo: Prototipo de bombardero pesado ala volante
Las únicas diferencias con el XB-35 son las siguientes

Planta Motriz
Primer Prototipo ocho Allison J-35-A-15 de 1.814 kg de empuje
Segundo Prototipo seis Allison J-35-A-19 de 2.540 kg de empuje

Prestaciones
Velocidad Máxima: 836 km/h a 9.100 m
Techo de Servicio: 12.190m
Alcance Previsto: 4.500 km con 4.536 kg de bombas

Pesos
Vacío: 43.336 kg
Máximo en Despegue: 102.192 kg

Armamento Propuesto: Dos ametralladoras calibre 50, con mil proyectiles por arma, instaladas en la torreta de cola más una carga máxima de 16.965 kg de bombas en la bodega interna.

Imágenes:

Por último, tenemos a la mejor aeronave jamás construida, el secreto mayor guardado de EE. UU., una aeronave que genero controversias por su alto coste de programa, su abrumadora suma de adquisición, su nivel de tecnología y letalidad, creada para ser indetectable , indestructible, tecnología furtiva que la hace invisible por completo a cualquier radar, con un alcance a cualquier lugar del mundo, con su cargamento nuclear que puede destruir países completos, la mayor creación de la ingeniería aeroespacial, casi hablando de una nave espacial que solo se ve en películas de alta ficción. Por supuesto, hablamos del Northrop Grumman B-2 Spirit, la mayor creación de la USAAF, tecnología altamente clasificada, desarrollada y probada en la base militar de Groom Lake, Homey Airport (Conocida en la cultura popular como Área 51). Se trata de la aeronave mas ambiciosa en todos los sentidos de ingeniería, no se sabe con certeza toda su tecnología ni características, se conoce su coste de programa de 44.750 millones de USD, su coste unitario de 737 millones de USD. Se construyeron 21 unidades y es claro ejemplo de lo perfecto que puede ser el uso de un ala volante como aeronave, solo los mejores pilotos de USAAF, mejor preparados que lo mejores Astronautas, cumpliendo requisitos casi lejos de un humano fuera del promedio, solo ellos pueden volar estas máquinas, eso sin hablar de la clase de super humanos que deben ser los ingenieros y técnicos encargados del mantenimiento y sostenimiento de estas máquinas. El B-2 es el trabajo final de crear la aeronave perfecta desde que comenzó con el N1-M, es el fruto de años de trabajo en tecnología e ingenio fuera del promedio, es el estandarte de lo mejor y el mayor orgullo de la USAAF, digno de llevar el nombre de un gran diseñador como Jack Northrop y un excelente ingeniero como Leroy Grumman. Es el sueño concretado de estos grandes personajes en realizar la aeronave perfecta.

Características.

Tripulación: 2

Carga: 23 000 kg (50 692 lb) de bombas.

Longitud: 21,03 m

Envergadura: 52,4 m

Altura: 5,18 m

Superficie alar: 478 m²

Peso vacío: 71.700 kg

Peso cargado: 152.200 kg

Peso máximo al despegue: 170.600 kg

Planta motriz: 4× Turbofán General Electric F118-GE-100.

Empuje normal: 77 kN (7847 kgf; 17 300 lbf) de empuje cada uno.