Un ala adaptable es un ala que es lo suficientemente flexible como para que algunos aspectos de su forma se puedan cambiar durante el vuelo. [1] [2] Las alas flexibles tienen una serie de beneficios. Los mecanismos de control de vuelo convencionales funcionan mediante bisagras, lo que produce interrupciones en el flujo de aire, vórtices y, en algunos casos, separación del flujo de aire. Estos efectos contribuyen a la resistencia del avión, lo que resulta en una menor eficiencia y mayores costos de combustible. [3] Los perfiles aerodinámicos flexibles pueden manipular las fuerzas aerodinámicas con menos interrupciones en el flujo, lo que resulta en una menor resistencia aerodinámica y una mejor economía de combustible.
El cambio de forma de una superficie aerodinámica tiene un efecto directo sobre sus propiedades aerodinámicas. En función de las condiciones de flujo y de la forma inicial de la pieza, cada variación de forma (curvatura, incidencia, torsión...) puede tener un impacto diferente en las fuerzas y momentos resultantes.
Esta característica se busca activamente en alas adaptables que, por la naturaleza de su flexibilidad distribuida, pueden lograr cambios de forma de manera continua, suave y sin holgura. Al alterar estos parámetros geométricos, se pueden modificar las fuerzas y los momentos, lo que permite adaptarlos a las condiciones de vuelo específicas (por ejemplo, para reducir la resistencia ) o para realizar maniobras (por ejemplo, alabeo ).
La adaptación de la forma se puede clasificar según el movimiento que permite. Los movimientos que afectan a la forma general del ala "vista desde arriba" incluyen cambios en la envergadura (cambiando así la longitud de las alas), en la flecha (alterando el ángulo entre el ala y el eje del fuselaje), en la longitud de la cuerda (aumentando o reduciendo la longitud de la sección transversal del ala ) y en el diedro (cambiando el ángulo entre las alas y el plano horizontal del vehículo). Los cambios en la forma del perfil aerodinámico incluyen la alteración de su torsión y el cambio de su curvatura y distribución del espesor.
Un ala adaptable y flexible diseñada por FlexSys Inc. presenta un borde de salida con comba variable que puede desviarse hasta ±10°, actuando así como un ala equipada con flaps , pero sin los segmentos individuales y los huecos típicos en un sistema de flaps . El ala en sí puede torcerse hasta 1° por pie de envergadura. La forma del ala puede cambiarse a una velocidad de 30° por segundo, lo que es ideal para aliviar la carga de ráfagas. El desarrollo del ala adaptable y flexible está siendo patrocinado por el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de los EE. UU . Inicialmente, el ala se probó en un túnel de viento , y luego una sección de 50 pulgadas (1,3 m) del ala se probó en vuelo a bordo del avión de investigación Scaled Composites White Knight en un programa de siete vuelos, 20 horas operado desde el puerto espacial de Mojave . [4] Se proponen métodos de control. [5]
En el marco del proyecto Smart airfoil, en la ETH de Zúrich también se están investigando alas adaptables y flexibles . [6] [7]
El programa Flexop, financiado por la UE, tiene como objetivo desarrollar un alargamiento de ala más alto para lograr una menor resistencia inducida con alas de avión más ligeras y flexibles, además de desarrollar una supresión activa del aleteo para alas flexibles. Entre los socios se encuentran MTA SZTAKI de Hungría, Airbus , FACC de Austria, Inasco de Grecia, la Universidad Tecnológica de Delft , el centro aeroespacial alemán DLR, TUM , la Universidad de Bristol del Reino Unido y la Universidad RWTH de Aachen en Alemania. [8]
El 19 de noviembre de 2019, un demostrador UAV propulsado por chorro de 7 m (23 pies) de envergadura con un ala diseñada aeroelásticamente para aliviar la carga pasiva voló en Oberpfaffenhofen , Alemania, previamente volado con un ala rígida de fibra de carbono para establecer el rendimiento de referencia. Tiene una configuración convencional de tubo y ala, a diferencia del cuerpo de ala combinada del Lockheed Martin X-56 . Sigue al demostrador Grumman X-29 de 1984, con orientaciones de fibra más refinadas. El ala flexible es un 4% más ligera que la rígida. El proyecto de 54 meses, de 6,67 millones de euros (7,4 millones de dólares) finaliza en noviembre de 2019, seguido por el programa FLiPASED de 3,85 millones de euros desde septiembre de 2019 hasta diciembre de 2022, utilizando todas las superficies móviles . [8]
El ala de fibra de vidrio con aleteo debería volar en 2020, con modos aeroelásticos inestables por debajo de los 55 m/s (107 nudos) que deben suprimirse activamente. Con una adaptación aeroelástica optimizada y una supresión activa del aleteo, una relación de aspecto de 12,4 podría reducir el consumo de combustible en un 5%, y el objetivo es un 7%. FLiPASED también está dirigido por MTA SZTAKI e incluye a los socios TUM, DLR y la agencia francesa de investigación aeroespacial ONERA . [8]