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Jueves, 9 marzo 2017
Ingeniería

Diseñando aviones futuros con menor consumo de combustible

La aviación se ha vuelto considerablemente más barata, segura, rápida e incluso ecológica, a lo largo de los últimos 60 años. Los aviones de hoy en día usan aproximadamente un 80% menos de combustible por pasajero y kilómetro que los primeros reactores operativos de la década de 1950, un testimonio del tremendo impacto de la ingeniería aeroespacial en el vuelo.

 

Pero a pesar de las continuas mejoras en la eficiencia de la quema del combustible, aún se prevé que crezcan las emisiones globales durante las dos próximas décadas, debido a la duplicación del tráfico aéreo, así que practicar incluso pequeñas mejoras en la eficiencia de las aeronaves puede tener un gran efecto no solo sobre el coste en combustible sino también en el medio ambiente.

 

Todo ello ha motivado a Joaquim Martins, ingeniero aeroespacial en la Universidad de Michigan (UM) en Estados Unidos y jefe del Laboratorio de Optimización de Diseño Multidisciplinar, a desarrollar herramientas para que los ingenieros diseñen aviones más eficientes.

 

Usando el supercomputador Stampede del Centro de Computación Avanzada de Texas, y otros sistemas en la NASA y la UM, Martins ha desarrollado mejores diseños de ala gracias a los cuales los aviones no necesitarán quemar tanto combustible.

 

Dichas mejoras tienen el potencial de mejorar la eficiencia hasta en un 10 por ciento, rebajando los costes y la polución. Además, unas mejores herramientas de diseño pueden ayudar a lograr mayores avances en estructuras donde se aplican nuevas tecnologías, como las alas hechas de materiales compuestos o las que modifican su forma durante el vuelo.

 

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Entre otras cosas, Martins ha diseñado alas cuya envergadura es mucho mayor que las usadas actualmente. Este innovador diseño ha sido adaptado por la compañía Boeing, que construirá alas de este tipo para probarlas a finales de año en el Túnel de Dinámica Transónica de la NASA. (Foto: Joaquim Martins)

 

Los aviones actuales poseen un 50 por ciento de materiales compuestos, pero estos son colocados de una forma relativamente simple. Las nuevas máquinas de colocación automática de fibra, sin embargo, pueden situarlos en curvas complejas, creando alas más eficientes. El equipo de Martins ha desarrollado algoritmos para optimizar los ángulos y ha hecho ya varios hallazgos interesantes. Uno de los más importantes es que esas alas en las cuales los materiales compuestos conforman curvas complejas permiten reducir el peso estructural de un avión en un 10 por ciento, además de rebajar el consumo de combustible en un 0,4 por ciento, en comparación con alas en las cuales los materiales compuestos han sido colocados de manera convencional.

 

La NASA está construyendo un prototipo de ala de esta clase para ensayarlo en las instalaciones especializadas del Centro Armstrong de Investigación del Vuelo.

 

Otra área de estudio son las alas que cambian de forma para mantener el máximo rendimiento a despecho de la velocidad de vuelo, la altitud y el peso del aparato. Martins, David Burdette y Gaetan Kenway presentaron unos resultados para un diseño de este tipo que, al parecer, permitirá consumir un 2 por ciento menos de combustible, en comparación con los diseños convencionales.

 

Una tercera área de investigación se centra en nuevas alas que poseen una envergadura mucho mayor que las de hoy en día.

 

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