Aviones más aerodinámicos, seguros y sostenibles

2023/06/01 Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

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Entre los factores que influyen en la aerodinámica de los aviones, las superficies tienen gran importancia. Por ello, han desarrollado la tecnología de TEKNIKER para la obtención de piezas microperforadas aeronáuticas. Estas piezas reducen la fricción del aire y mejoran la aerodinámica, con lo que el avión consume un 10% menos de combustible.

Según explica Joseba Esmoris, investigador de Arrillaga Tekniker, la corteza microperforada altera el régimen del viento, pasando de un flujo turbulento o turbulento a un flujo laminar. Esto hace que la resistencia del avión disminuya respecto al viento.

Para producir estas superficies es clave obtener una precisión micrométrica. Esmoris confirma que gracias a las tecnologías de su recibo en TEKNIKER pueden conseguir la densidad de micropilmes necesaria.

Esta solución para una mejor aerodinámica mediante la mejora de superficies no es la única que proponen los centros tecnológicos que conforman la alianza BRTA. En CIDETEC se ha centrado su atención en un problema que parece pequeño, el efecto de los insectos. En el despegue y aterrizaje se acumulan insectos en las peanas del avión y provoca un aumento del coeficiente de resistencia.

Marta Fenero Bisquer, investigadora en ingeniería de superficies en CIDETEC, afirma que “un residuo de un mosquito de diámetro de un pelo, que choca contra la superficie, es capaz de transformar el flujo laminar en turbulento, por lo que aumenta mucho su consumo”.

Para evitarlo, en CIDETEC existen recubrimientos de bajo nivel de mar. “Esto permite que los residuos se peguen muy poco y que durante el vuelo los suelten el viento y la lluvia. Así se consigue no cambiar la aerodinámica del avión”, explica Feno.

Otro aspecto que se centra en el desarrollo de nuevas coberturas es la seguridad. Esto es debido a que los recubrimientos soportan tensiones y temperaturas extremas en pleno desgaste y requieren la protección de las piezas para el funcionamiento del vuelo. Además, deben respetar el medio ambiente.

Tecnalia está desarrollando tratamientos alternativos a los recubrimientos actuales. Se están utilizando elementos tóxicos como el cromo, cadmio y plomo, y se está eliminando el aluminio y el zinc. No son tóxicos y son más duraderos y ligeros.

Una de las vías para mejorar la sostenibilidad es la reducción del peso de los componentes de los vuelos. Otra es la electrificación, que supone cinco veces el aumento de peso. Para solucionar este problema y agilizar los aviones, en TEKNIKER se están desarrollando métodos de integración de circuitos y elementos electrónicos en la superficie de los materiales. Borja Pozo, investigadora de Larrocha Tekniker, especifica que las planchas, circuitos y botones se imprimen con tintas especiales de capacidad conductora en las películas flexibles y se integran directamente en las superficies de los materiales mediante procesos de inyección o termoconformado.

Así, según Borja Coto Barreiro, “el cupo electrónico permite reducir el peso entre un 50-70%. Y además estás retirando muchos materiales, sólo te quedas con la carcasa que lleva insertada la superficie, así que podemos llegar a retirar el 90% del material”.

La electrificación de aviones puede suponer la sustitución de algunos sistemas, como los recubrimientos anticongelantes, ya que sin el motor de combustión no se puede generar el aire caliente que se dirige a los sistemas de descongelación. Una alternativa podrían ser los buckypapers desarrollados en Tecnalia. Son láminas delgadas de nanotubos de carbono entrecruzados. Los buckypaper tienen una alta conductividad eléctrica y térmica, una alta tolerancia al daño y una resistencia a la fatiga.

Por otra parte, la corrosión es el enemigo mismo de las piezas del avión. Por lo tanto, en CIDETEC se está trabajando en un nuevo sistema de detección temprana de fallos, que consiste en utilizar una onda de teléfono para detectar procesos de degradación difícilmente visibles antes de ser críticos. Así, se produce una reducción significativa de los costes de operación y prevención de riesgos en beneficio de la seguridad.