Avión para mil pasajeros

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

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Avión clásico y delta. Para poder operar en los aeropuertos actuales, los aviones de 1.000 pasajeros no podrán tener mayores dimensiones que los aviones clásicos. El estudio realizado en Airbus demuestra que es posible integrando las aletas en el fuselain central y dándole una forma similar a la de la escofina.

El proyecto de avión para mil pasajeros está ejecutando y estudiando más de un aviador. Airbus Industries, Boeing, Lockheed, etc. son los que se dedican a ello, pero los obstáculos no son pequeños. Para este gigantesco avión han tenido que recurrir a diseños “exóticos”, ya que al aumentar las dimensiones de los aviones actuales no se soluciona el problema. Se pretende mantener la infraestructura de los aeropuertos sin cambios.

Por ello, Boeing, por ejemplo, ha equipado su modelo 777 con un sistema de recogida de aletas, pero esta solución no es adecuada, ya que por un lado el avión es más pesado y por otro, el avión que utiliza las alas de los pasajeros no es seguro. En consecuencia, debe prescindirse de la fórmula clásica de diseño de avión (fuselaje central, dos aletas anejas y planos de estabilidad en cola).

La compañía Airbus ya ha realizado varias sesiones con el último modelo denominado ASX 700. El modelo A es similar al 340, pero en el fuselaje central tiene dos pisos para pasajeros y uno diferente. No podrá superar los 700 viajeros por temporada.

Otra solución podría ser el avión de doble ala o el biplano. Colocando en cada lado dos aspas (una sobre otra), el avión gigante tendría la fuerza de mantenerse en el aire sin necesidad de la enorme anchura del monoplano. Sin embargo, las leyes de Aerodinámica consideran interesante esta solución hasta una velocidad de 300 km/h. A partir de ahí, durante el desplazamiento la resistencia al aire del avión sería enorme y consumiría demasiado con quemados.

Aviones exóticos

Se están estudiando nuevas fórmulas aerodinámicas para un avión que transportará a mil pasajeros cada vez. Las dos anchas clásicas adosadas al fuselaje central se pueden sustituir por una delta con aletas más estrechas pegadas a toda la longitud del fuselaje. El propio fuselaje central estaría integrado en aletas gruesas y los ocupantes, tanto en el fuselaje como en esas gruesas aletas, pasarían sentados. Este avión en forma de delta no tendría el plano de estabilidad que llevan los habituales en la cola.

Gracias a este sistema, se dispone de espacio para grandes y pesadas cargas en las laderas y el transporte subsónico presenta una gran ventaja en forma de delta, tanto en peso como en consumo de combustible y en costes de producción, cuyo rendimiento aerodinámico es muy bueno. En el avión clásico, el fuselaje central no genera la fuerza necesaria para mantenerse en el aire (sólo las aspas suben) y en forma delta la fuerza superior se encuentra en todo el avión, por lo que puede ser más ligero. Además, en los aviones convencionales, donde las aspas se juntan con el fuselaje, crecen remolinos y mayor resistencia al aire. El avión clásico quemará más queroseno que el delta.

Barreras en forma de delta

En los aviones clásicos se concentra en el fuselaje de media masa. La fuerza de mantener sin caída se realiza en las laderas, lo que provoca problemas en la intersección de las aspas con el fuselaje. Una solución a los problemas es el fuselaje de la carga y su distribución en las laderas.

El mayor obstáculo para los aviones delta es su inestabilidad natural. Las diferencias entre aviones realmente estables e inestables se muestran en la figura adjunta.

Esta inestabilidad beneficia por un lado a los aviones de guerra, ya que el aparato es más ligero y maniobrable. Para compensar la inestabilidad se utilizan mandos eléctricos para el vuelo (RAP). No obstante, en los aviones destinados al transporte civil cada pasajero no tiene asientos que puedan ser lanzados al aire por fallo del sistema eléctrico.

Hasta ahora no se ha fabricado ningún avión civil inestable, y si el modelo A 320 de Airbus tiene mandos eléctricos para el vuelo no es inestable, sino para que el avión en el frontón sea más rápido.

Otra solución es realizar un avión estable con doble curvatura delta, aunque en la actualidad los problemas de aviones inestables están resueltos con los llamados sistemas de “control efectivo general”. Este sistema lo tienen los bombarderos B-2 o F 117, y un piloto utilizado en la última guerra del Golfo afirmaba que era tan estable como el avión más estable, sin perder en absoluto la rapidez de la guerra en la maniobrabilidad. No parece, pues, que exista un obstáculo insalvable para la construcción de aviones de pasajeros en forma de delta.

Cambios en los aeropuertos

La explotación de aviones con forma de delta supondría una serie de cambios en las actuales aeronaves. Los sistemas actuales de entrada y salida del avión deberían adaptarse. Para los aviones “exóticos”, por ejemplo, los pasos telescópicos utilizados actualmente no servirían para que miles de pasajeros salieran. ¿Sería necesario un grupo de escaleras subterráneas a la altura del avión para entrar y salir tantas personas?

Otro obstáculo es la pista del aeropuerto. En el mismo peso, la forma delta necesita una velocidad de despegue y aterrizaje superior a la del avión convencional (y por tanto una pista más larga, un 25% o 30% más larga). La solución costosa es alargar las pistas, entre otras cosas porque muchas veces no hay más espacio y cuando hay las tierras son caras.

Proyectos existentes

Sin embargo, el avión integrado en las alas del fuselaje tiene ventajas. Los viajeros, por ejemplo, pasarían sentados en dos de cada tres alas y uno de cada tres en el fuselaje central. Todos los viajeros también podrían ir en las laderas y muchos agujeros en la estructura permitirían la entrada y salida en breve.

Sin embargo, la casa Airbus ha empezado a hablar de un avión con forma de rayas de mantas y no sabemos si el proyecto se materializará. De momento el modelo A 340 será el avión clásico. Una manta para 800 o 900 pasajeros parece que se hará efectiva en la próxima generación.

A finales de los años 70, el DNA y Loockheeds propusieron una serie de fórmulas para aviones gigantes. Según uno, un avión de ocho reactores emitiría una carga total de 1.600 toneladas (cuatro veces más que el modelo Boeing 747). La carga se repartiría en toda la anchura de las aspas. Sus alas en forma de delta y su fuselaje central es muy pequeño. Este modelo, denominado Span Loader, cubriría distancias de hasta 20.000 km y consumiría la mitad del avión clásico por tonelada transportada en viajes trasatlánticos de unos 4.000 kilómetros.

En otro estudio, NASA y Loocked comparan dos aviones para la misma carga (544 toneladas en total y 272 disponibles): el avión delta y el avión clásico. El avión clásico con seis reactores de 26 toneladas de fuerza recorrería 2.000 kilómetros a una velocidad de 0,8 machos. La forma delta duplicaría la distancia a 0,87 machos, pero tendría seis reactores de 32 toneladas de fuerza.

En el sistema Span Loader un caso sería llevar dos de cada tres aletas de la carga y uno de cada tres en el fusel central. Alcanzaría una distancia de 6.700 kilómetros con una fuerza de propulsión de 100 toneladas (cuatro reactores de 25 toneladas). Otro caso sería el del avión en forma de boomerang. La distancia recorrida sería de 6.500 kilómetros con una fuerza de propulsión de 144 toneladas (seis reactores de 24 toneladas). Este avión aterrizaría en un colchón de aire y no como es habitual en las ruedas.

Sin embargo, no se puede decir que alguno de estos proyectos no vamos a rodar en los aviones de hueso y de cualquier delta de nosotros.

Avión estable. La fuerza de arriba (F) gracias a la aerodinámica está por detrás del centro de gravedad (M). Cuando el avión está en marcha, hay que equilibrarlo, es decir, hay que compensar el momento en que la fuerza F que inclina el avión hacia abajo por la distancia AO. Para ello, los planos de cola presentan un ángulo pequeño negativo que permite compensarlos con la realización de E.BO = F.AO. Si un torbellino aéreo levanta el extremo del avión (1), se produce el momento C.NO, pero al mismo tiempo la fuerza F ascendente por el mayor ángulo de la pala es mayor y la fuerza E trasera es menor y el avión tiende a ponerse horizontal. Lo mismo ocurre si el remolino baja el extremo (2). Entonces F es menor y E mayor y el avión sigue horizontal.

Avión inestable. La fuerza de arriba (F) gracias a la aerodinámica, (M) está por delante del centro de gravedad. Los planos de la cola presentan un pequeño ángulo positivo. Razonando como con los aviones estables, en cualquier perturbación (provocada por arriba (3) o por abajo (4) al extremo), se observa que el avión responde amplificando la perturbación. El riesgo aumenta. Pero su ventaja para la guerra es que las maniobras se realizan mucho más rápido. Cuando el piloto señala un movimiento (similar a la perturbación anterior), el avión responde más rápidamente. Los aviones de guerra inestables evitan los obstáculos a la inestabilidad mediante mecanismos denominados “control efectivo general” y “mando eléctrico para el vuelo”.