Avió per a mil passatgers

1992/07/01 Otaolaurretxi, Jon Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Ingeniaritza
• Garraioak
• Aeronautika

Avió clàssic i delta. Per a poder operar en els aeroports actuals, els avions de 1.000 passatgers no podran tenir majors dimensions que els avions clàssics. L'estudi realitzat en Airbus demostra que és possible integrant les aletes en el fuselain central i donant-li una forma similar a la de la raspa.

El projecte d'avió per a mil passatgers està executant i estudiant més d'un aviador. Airbus Industries, Boeing, Lockheed, etc. són els que es dediquen a això, però els obstacles no són petits. Per a aquest gegantesc avió han hagut de recórrer a dissenys “exòtics”, ja que en augmentar les dimensions dels avions actuals no se soluciona el problema. Es pretén mantenir la infraestructura dels aeroports sense canvis.

Per això, Boeing, per exemple, ha equipat el seu model 777 amb un sistema de recollida d'aletes, però aquesta solució no és adequada, ja que d'una banda l'avió és més pesat i per un altre, l'avió que utilitza les ales dels passatgers no és segur. En conseqüència, ha de prescindir-se de la fórmula clàssica de disseny d'avió (fuselatge central, dues aletes annexes i plans d'estabilitat en cua).

La companyia Airbus ja ha realitzat diverses sessions amb l'últim model denominat ASX 700. El model A és similar al 340, però en el fuselatge central té dos pisos per a passatgers i un diferent. No podrà superar els 700 viatgers per temporada.

Una altra solució podria ser l'avió de doble ala o el biplà. Col·locant en cada costat dues aspes (una sobre una altra), l'avió gegant tindria la força de mantenir-se en l'aire sense necessitat de l'enorme amplària del monoplà. No obstant això, les lleis d'Aerodinàmica consideren interessant aquesta solució fins a una velocitat de 300 km/h. A partir d'aquí, durant el desplaçament la resistència a l'aire de l'avió seria enorme i consumiria massa amb cremats.

Avions exòtics

S'estan estudiant noves fórmules aerodinàmiques per a un avió que transportarà a mil passatgers cada vegada. Les dues amples clàssiques adossades al fuselatge central es poden substituir per una delta amb aletes més estretes pegades a tota la longitud del fuselatge. El propi fuselatge central estaria integrat en aletes gruixudes i els ocupants, tant en el fuselatge com en aquestes gruixudes aletes, passarien asseguts. Aquest avió en forma de delta no tindria el pla d'estabilitat que porten els habituals en la cua.

Gràcies a aquest sistema, es disposa d'espai per a grans i pesades càrregues en els vessants i el transport subsònic presenta un gran avantatge en forma de delta, tant en pes com en consum de combustible i en costos de producció, el rendiment aerodinàmic de la qual és molt bo. En l'avió clàssic, el fuselatge central no genera la força necessària per a mantenir-se en l'aire (només les aspes pugen) i en forma delta la força superior es troba en tot l'avió, per la qual cosa pot ser més lleuger. A més, en els avions convencionals, on les aspes s'ajunten amb el fuselatge, creixen remolins i major resistència a l'aire. L'avió clàssic cremarà més querosè que el delta.

Barreres en forma de delta

En els avions clàssics es concentra en el fuselatge de mitja massa. La força de mantenir sense caiguda es realitza en els vessants, la qual cosa provoca problemes en la intersecció de les aspes amb el fuselatge. Una solució als problemes és el fuselatge de la càrrega i la seva distribució en els vessants.

El major obstacle per als avions delta és la seva inestabilitat natural. Les diferències entre avions realment estables i inestables es mostren en la figura adjunta.

Aquesta inestabilitat beneficia d'una banda als avions de guerra, ja que l'aparell és més lleuger i maniobrable. Per a compensar la inestabilitat s'utilitzen comandaments elèctrics per al vol (RAP). No obstant això, en els avions destinats al transport civil cada passatger no té seients que puguin ser llançats a l'aire per fallada del sistema elèctric.

Fins ara no s'ha fabricat cap avió civil inestable, i si el model A 320 d'Airbus té comandaments elèctrics per al vol no és inestable, sinó perquè l'avió en el frontó sigui més ràpid.

Una altra solució és realitzar un avió estable amb doble curvatura delta, encara que en l'actualitat els problemes d'avions inestables estan resolts amb els anomenats sistemes de “control efectiu general”. Aquest sistema el tenen els bombarders B-2 o F 117, i un pilot utilitzat en l'última guerra del Golf afirmava que era tan estable com l'avió més estable, sense perdre en absolut la rapidesa de la guerra en la maniobrabilitat. No sembla, doncs, que existeixi un obstacle insalvable per a la construcció d'avions de passatgers en forma de delta.

Canvis en els aeroports

L'explotació d'avions amb forma de delta suposaria una sèrie de canvis en les actuals aeronaus. Els sistemes actuals d'entrada i sortida de l'avió haurien d'adaptar-se. Per als avions “exòtics”, per exemple, els passos telescòpics utilitzats actualment no servirien perquè milers de passatgers sortissin. Seria necessari un grup d'escales subterrànies a l'altura de l'avió per a entrar i sortir tantes persones?

Un altre obstacle és la pista de l'aeroport. En el mateix pes, la forma delta necessita una velocitat d'enlairament i aterratge superior a la de l'avió convencional (i per tant una pista més llarga, un 25% o 30% més llarga). La solució costosa és allargar les pistes, entre altres coses perquè moltes vegades no hi ha més espai i quan hi ha les terres són cares.

Projectes existents

No obstant això, l'avió integrat en les ales del fuselatge té avantatges. Els viatgers, per exemple, passarien asseguts en dos de cada tres ales i un de cada tres en el fuselatge central. Tots els viatgers també podrien anar en els vessants i molts forats en l'estructura permetrien l'entrada i sortida en breu.

No obstant això, la casa Airbus ha començat a parlar d'un avió amb forma de ratlles de mantes i no sabem si el projecte es materialitzarà. De moment el model A 340 serà l'avió clàssic. Una manta per a 800 o 900 passatgers sembla que es farà efectiva en la pròxima generació.

A la fi dels anys 70, el DNA i Loockheeds van proposar una sèrie de fórmules per a avions gegants. Segons un, un avió de vuit reactors emetria una càrrega total de 1.600 tones (quatre vegades més que el model Boeing 747). La càrrega es repartiria en tota l'amplària de les aspes. Les seves ales en forma de delta i el seu fuselatge central és molt petit. Aquest model, denominat Span Loader, cobriria distàncies de fins a 20.000 km i consumiria la meitat de l'avió clàssic per tona transportada en viatges transatlàntics d'uns 4.000 quilòmetres.

En un altre estudi, NASA i Loocked comparen dos avions per a la mateixa càrrega (544 tones en total i 272 disponibles): l'avió delta i l'avió clàssic. L'avió clàssic amb sis reactors de 26 tones de força recorreria 2.000 quilòmetres a una velocitat de 0,8 mascles. La forma delta duplicaria la distància a 0,87 mascles, però tindria sis reactors de 32 tones de força.

En el sistema Span Loader un cas seria portar dos de cada tres aletes de la càrrega i un de cada tres en el fusel central. Aconseguiria una distància de 6.700 quilòmetres amb una força de propulsió de 100 tones (quatre reactors de 25 tones). Un altre cas seria el de l'avió en forma de bumerang. La distància recorreguda seria de 6.500 quilòmetres amb una força de propulsió de 144 tones (sis reactors de 24 tones). Aquest avió aterraria en un matalàs d'aire i no com és habitual en les rodes.

No obstant això, no es pot dir que algun d'aquests projectes no rodarem en els avions d'os i de qualsevol delta de nosaltres.

Avió estable. La força de dalt (F) gràcies a l'aerodinàmica està per darrere del centre de gravetat (M). Quan l'avió està en marxa, cal equilibrar-lo, és a dir, cal compensar el moment en què la força F que inclina l'avió cap avall per la distància AO. Per a això, els plans de cua presenten un angle petit negatiu que permet compensar-los amb la realització d'E.bo = F.ao. Si un remolí aeri aixeca l'extrem de l'avió (1), es produeix el moment C.no, però al mateix temps la força F ascendent pel major angle de la pala és major i la força E posterior és menor i l'avió tendeix a posar-se horitzontal. El mateix ocorre si el remolí baixa l'extrem (2). Llavors F és menor i E major i l'avió segueix horitzontal.

Avió inestable. La força de dalt (F) gràcies a l'aerodinàmica, (M) està per davant del centre de gravetat. Els plans de la cua presenten un petit angle positiu. Raonant com amb els avions estables, en qualsevol pertorbació (provocada per dalt (3) o per baix (4) a l'extrem), s'observa que l'avió respon amplificant la pertorbació. El risc augmenta. Però el seu avantatge per a la guerra és que les maniobres es realitzen molt més ràpid. Quan el pilot assenyala un moviment (similar a la pertorbació anterior), l'avió respon més ràpidament. Els avions de guerra inestables eviten els obstacles a la inestabilitat mitjançant mecanismes denominats “control efectiu general” i “comandament elèctric per al vol”.