El ala en canal es un principio de ala de avión desarrollado por Willard Ray Custer en la década de 1920. La parte más importante del ala consiste en un medio tubo con un motor colocado en el medio, que impulsa una hélice colocada en el extremo trasero del canal formado por el medio tubo.
En 1925, el propio Willard Custer había observado cómo vientos muy fuertes habían logrado levantar el techo de un granero. Custer se dio cuenta de que la alta velocidad del viento creaba una presión más baja sobre el techo, mientras que la presión permanecía alta en el interior, literalmente haciendo volar el techo. Esta baja presión arriba/alta presión abajo es el mismo fenómeno que permite que el ala de un avión proporcione sustentación aunque en este caso el propio granero obviamente no se estuviera moviendo.
Custer estudió el fenómeno y en 1928 fabricó los primeros modelos de un ala con una sección en forma de medio tubo en lugar del perfil de ala habitual. Esto fue patentado en 1929. Luego se perfeccionó aún más el desarrollo del ala en canal de medio tubo y el 12 de noviembre de 1942 voló por primera vez el avión CCW-1 ( Custer Channel Wing 1 ). Custer construyó aviones experimentales adicionales; el último fue el CCW-5, del cual se fabricaron algunos en 1964.
El resumen que hizo Custer de su invento fue que la clave de la sustentación creada por un ala es la velocidad de la corriente de aire que pasa sobre el ala, no la velocidad del avión en sí: ¡ es la velocidad del aire, no la velocidad aerodinámica!
Un ala funciona porque el aire que está sobre ella tiene una presión menor que el que está debajo. El avión convencional debe alcanzar una velocidad mínima significativa antes de que esta diferencia de presión sea lo suficientemente grande como para generar la sustentación necesaria para despegar.
En el ala de canal de Custer, la hélice giratoria dirigirá una corriente estable de aire hacia atrás a través del canal. Una hélice en el lado de baja presión normalmente recibirá aire de todas las direcciones. Como el medio tubo evita que el aire sea aspirado desde abajo, el aire será succionado a través del canal. Esto crea una fuerte área de baja presión en el canal, lo que nuevamente genera sustentación.
El diseño no se pudo probar con éxito en un avión durante mucho tiempo, aunque Custer demostró teóricamente y experimentalmente que el principio era capaz de volar en vertical. Dado que se construyeron con timones convencionales que necesitaban una velocidad aerodinámica mínima para ser funcionales, ninguno de los aviones diseñados por Custer fue capaz de despegar en vertical completo , sino que se caracterizaron como STOL ( despegue y aterrizaje cortos ). Sin embargo, la pista requerida para el despegue era muy corta, 200 pies (61 m) para el CCW-1, 66 pies (20 m) para el CCW-2, con una velocidad de despegue de tan solo 20 millas por hora (32 km/h). El despegue en vertical completo es teóricamente factible, pero requeriría modificaciones y medios de control adicionales.
Custer investigó tanto aeronaves con alas de canal puro como aeronaves con alas convencionales adicionales ubicadas fuera de los canales. La construcción funciona muy bien a velocidades relativamente bajas. A velocidades más altas, a altas RPM de la hélice , se producirían oscilaciones en las áreas alrededor de la hélice, lo que causaría un mayor ruido y crearía vibraciones destructivas a largo plazo en la estructura.
La configuración más probada fue la de dos motores con alas de dos canales. La configuración de dos motores presentaba un mayor riesgo de pérdida de control en caso de fallo de un solo motor y requería una actitud de morro hacia arriba muy elevada para vuelos STOL en comparación con los aviones bimotores convencionales. [1]
Dos de los aviones CCW de Custer sobreviven. El CCW-1 se encuentra en el Museo Nacional del Aire y el Espacio del Instituto Smithsoniano en Suitland, Maryland . El CCW-5 , que se basó en el avión ejecutivo Baumann Brigadier , se exhibe en el Museo Aéreo del Atlántico Medio en Pensilvania .
Más tarde, las investigaciones realizadas por la NASA concluyeron que la ventaja en el rendimiento de sustentación y longitud de campo lograda no compensaba las muchas deficiencias del diseño en la capacidad de ascenso y alta velocidad, y los problemas para cumplir con los requisitos de certificación para la aviación general . [2] El problema principal es que la configuración del ala de viga semicircular incurre en mayores penalizaciones de arrastre de perfil y peso sobre un ala convencional de la misma forma de planta de sustentación, y un ala recta común podría proporcionar casi la misma mejora de sustentación equivalente cuando se expone a la misma presión dinámica aumentada inducida por la corriente de aire.
Entre 1999 y 2004, el Instituto de Investigación Tecnológica de Georgia (Georgia Institute of Technology Research Institute) de Atlanta financió un proyecto de investigación conjunto financiado por el Centro de Investigación Langley. Se probaron aeronaves utilizando diseños de alas en canal con dispositivos de control de circulación que aprovechaban el efecto Coandă . Se aumentó el rendimiento del ala y se redujo el ángulo de ataque, lo que redujo algunos de los inconvenientes del diseño. El diseño resultante ha sido patentado. [1]
En 2017, se fundó la empresa emergente aeroespacial Hop Flyt Inc. en torno al concepto de aeronaves eVTOL que utilizan tecnología de ala de canal para lograr un vuelo vertical. El avión insignia Venturi, llamado así por el efecto Venturi , es un avión canard conceptual que permite variar el ángulo de incidencia del ala de canal, lo que permite que la aeronave logre un vuelo estacionario, de transición y de ala fija. Se emitió una patente en 2020. [3] Hop Flyt Inc. ha seguido desarrollando la tecnología de ala de canal VTOL a través de pruebas de vuelo no tripulado a subescala.