Avión paira mil pasaxeiros

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

• Ingeniaritza
• Garraioak
• Aeronautika

Avión clásico e delta. Paira poder operar nos aeroportos actuais, os avións de 1.000 pasaxeiros non poderán ter maiores dimensións que os avións clásicos. O estudo realizado en Airbus demostra que é posible integrando as aletas no fuselain central e dándolle una forma similar á da escofina.

O proxecto de avión paira mil pasaxeiros está a executar e estudando máis dun aviador. Airbus Industries, Boeing, Lockheed, etc. son os que se dedican a iso, pero os obstáculos non son pequenos. Paira este xigantesco avión tiveron que recorrer a deseños “exóticos”, xa que ao aumentar as dimensións dos avións actuais non se soluciona o problema. Preténdese manter a infraestrutura dos aeroportos sen cambios.

Por iso, Boeing, por exemplo, equipou o seu modelo 777 cun sistema de recollida de aletas, pero esta solución non é adecuada, xa que por unha banda o avión é máis pesado e por outro, o avión que utiliza as ás dos pasaxeiros non é seguro. En consecuencia, debe prescindirse da fórmula clásica de deseño de avión (fuselaje central, dúas aletas anejas e planos de estabilidade en cola).

A compañía Airbus xa realizou varias sesións co último modelo denominado ASX 700. O modelo A é similar ao 340, pero no fuselaje central ten dous pisos paira pasaxeiros e un diferente. Non poderá superar os 700 viaxeiros por tempada.

Outra solución podería ser o avión de dobre á ou o biplano. Colocando en cada lado dúas aspas (una sobre outra), o avión xigante tería a forza de manterse no aire sen necesidade da enorme anchura do monoplano. Con todo, as leis de Aerodinámica consideran interesante esta solución até unha velocidade de 300 km/h. A partir de aí, durante o desprazamento a resistencia ao aire do avión sería enorme e consumiría demasiado con queimados.

Avións exóticos

Están a estudarse novas fórmulas aerodinámicas paira un avión que transportará a mil pasaxeiros cada vez. As dúas anchas clásicas encostadas ao fuselaje central pódense substituír por unha delta con aletas máis estreitas pegadas a toda a lonxitude do fuselaje. O propio fuselaje central estaría integrado en aletas grosas e os ocupantes, tanto no fuselaje como nesas grosas aletas, pasarían sentados. Este avión en forma de delta non tería o plano de estabilidade que levan os habituais na cola.

Grazas a este sistema, disponse de espazo paira grandes e pesadas cargas nas ladeiras e o transporte subsónico presenta una gran vantaxe en forma de delta, tanto en peso como en consumo de combustible e en custos de produción, cuxo rendemento aerodinámico é moi bo. No avión clásico, o fuselaje central non xera a forza necesaria paira manterse no aire (só as aspas soben) e en forma delta a forza superior atópase en todo o avión, polo que pode ser máis lixeiro. Ademais, nos avións convencionais, onde as aspas xúntanse co fuselaje, crecen remolinos e maior resistencia ao aire. O avión clásico queimará máis queroseno que o delta.

Barreiras en forma de delta

Nos avións clásicos concéntrase no fuselaje de media masa. A forza de manter sen caída realízase nas ladeiras, o que provoca problemas na intersección das aspas co fuselaje. Una solución aos problemas é o fuselaje da carga e a súa distribución nas ladeiras.

O maior obstáculo paira os avións delta é a súa inestabilidade natural. As diferenzas entre avións realmente estables e inestables móstranse na figura adxunta.

Esta inestabilidade beneficia por unha banda aos avións de guerra, xa que o aparello é máis lixeiro e maniobrable. Paira compensar a inestabilidade utilízanse mandos eléctricos paira o voo (RAP). No entanto, nos avións destinados ao transporte civil cada pasaxeiro non ten asentos que poidan ser lanzados ao aire por fallo do sistema eléctrico.

Até agora non se fabricou ningún avión civil inestable, e se o modelo A 320 de Airbus ten mandos eléctricos paira o voo non é inestable, senón para que o avión no frontón sexa máis rápido.

Outra solución é realizar un avión estable con dobre curvatura delta, aínda que na actualidade os problemas de avións inestables están resoltos cos chamados sistemas de “control efectivo xeneral”. Este sistema téñeno os bombardeiros B-2 ou F 117, e un piloto utilizado na última guerra do Golfo afirmaba que era tan estable como o avión máis estable, sen perder en absoluto a rapidez da guerra na maniobrabilidad. Non parece, pois, que exista un obstáculo insalvable paira a construción de avións de pasaxeiros en forma de delta.

Cambios nos aeroportos

A explotación de avións con forma de delta suporía una serie de cambios nas actuais aeronaves. Os sistemas actuais de entrada e saída do avión deberían adaptarse. Paira os avións “exóticos”, por exemplo, os pasos telescópicos utilizados actualmente non servirían para que miles de pasaxeiros saísen. Sería necesario un grupo de escaleiras subterráneas á altura do avión paira entrar e saír tantas persoas?

Outro obstáculo é a pista do aeroporto. No mesmo peso, fórmaa delta necesita una velocidade de despegamento e aterraxe superior á do avión convencional (e por tanto una pista máis longa, un 25% ou 30% máis longa). A solución custosa é alargar as pistas, entre outras cousas porque moitas veces non hai máis espazo e cando hai as terras son caras.

Proxectos existentes

Con todo, o avión integrado nas ás do fuselaje ten vantaxes. Os viaxeiros, por exemplo, pasarían sentados en dous de cada tres ás e un de cada tres no fuselaje central. Todos os viaxeiros tamén poderían ir nas ladeiras e moitos buracos na estrutura permitirían a entrada e saída en breve.

Con todo, a casa Airbus empezou a falar dun avión con forma de raias de mantas e non sabemos si o proxecto materializarase. De momento o modelo A 340 será o avión clásico. Una manta paira 800 ou 900 pasaxeiros parece que se fará efectiva na próxima xeración.

A finais dos anos 70, o DNA e Loockheeds propuxeron una serie de fórmulas paira avións xigantes. Segundo un, un avión de oito reactores emitiría una carga total de 1.600 toneladas (catro veces máis que o modelo Boeing 747). A carga repartiríase en toda a anchura das aspas. As súas ás en forma de delta e o seu fuselaje central é moi pequeno. Este modelo, denominado Span Loader, cubriría distancias de até 20.000 km e consumiría a metade do avión clásico por tonelada transportada en viaxes transatlánticas duns 4.000 quilómetros.

Noutro estudo, NASA e Loocked comparan dous avións paira a mesma carga (544 toneladas en total e 272 dispoñibles): o avión delta e o avión clásico. O avión clásico con seis reactores de 26 toneladas de forza percorrería 2.000 quilómetros a unha velocidade de 0,8 machos. Fórmaa delta duplicaría a distancia a 0,87 machos, pero tería seis reactores de 32 toneladas de forza.

No sistema Span Loader un caso sería levar dous de cada tres aletas da carga e un de cada tres no fusel central. Alcanzaría una distancia de 6.700 quilómetros cunha forza de propulsión de 100 toneladas (catro reactores de 25 toneladas). Outro caso sería o do avión en forma de boomerang. A distancia percorrida sería de 6.500 quilómetros cunha forza de propulsión de 144 toneladas (seis reactores de 24 toneladas). Este avión aterraría nun colchón de aire e non como é habitual nas rodas.

Con todo, non se pode dicir que algún destes proxectos non imos rodar nos avións de óso e de calquera delta de nós.

Avión estable. A forza de arriba (F) grazas á aerodinámica está por detrás do centro de gravidade (M). Cando o avión está en marcha, hai que equilibralo, é dicir, hai que compensar o momento en que a forza F que inclina o avión cara abaixo pola distancia AO. Paira iso, os planos de cola presentan un ángulo pequeno negativo que permite compensalos coa realización de E.BO = F.AO. Se un bulebule aéreo levanta o extremo do avión (1), prodúcese o momento C.NON, pero ao mesmo tempo a forza F ascendente polo maior ángulo da pa é maior e a forza E traseira é menor e o avión tende a porse horizontal. O mesmo ocorre si o remolino baixa o extremo (2). Entón F é menor e E maior e o avión segue horizontal.

Avión inestable. A forza de arriba (F) grazas á aerodinámica, (M) está por diante do centro de gravidade. Os planos da cola presentan un pequeno ángulo positivo. Razoando como cos avións estables, en calquera perturbación (provocada por arriba (3) ou por abaixo (4) ao extremo), obsérvase que o avión responde amplificando a perturbación. O risco aumenta. Pero a súa vantaxe paira a guerra é que as manobras se realizan moito máis rápido. Cando o piloto sinala un movemento (similar á perturbación anterior), o avión responde máis rapidamente. Os avións de guerra inestables evitan os obstáculos á inestabilidade mediante mecanismos denominados “control efectivo xeneral” e “mando eléctrico paira o voo”.