Un cuerpo de ala combinado ( BWB ), también conocido como cuerpo combinado , cuerpo de ala híbrido ( HWB ) o fuselaje de perfil aerodinámico elevable , [1] es un avión de ala fija que no tiene una línea divisoria clara entre las alas y el cuerpo principal de la nave. . [2] El avión tiene estructuras distintas de alas y carrocería, que se combinan suavemente sin una línea divisoria clara. [3] Esto contrasta con un ala voladora , que no tiene un fuselaje distinto , y un cuerpo sustentador , que no tiene alas distintas . Un diseño BWB puede no tener cola o no .
La principal ventaja del BWB es reducir el área mojada y el arrastre de forma asociado con una unión ala-cuerpo convencional. También se le puede dar un cuerpo ancho en forma de perfil aerodinámico , lo que permite que toda la nave genere sustentación y así reduzca el tamaño y la resistencia de las alas.
A principios de la década de 1920, Nicolas Woyevodsky desarrolló una teoría del BWB y, tras las pruebas en el túnel de viento, se construyó el Westland Dreadnought . Se detuvo en su primer vuelo en 1924, hiriendo gravemente al piloto, y el proyecto fue cancelado. La idea se propuso nuevamente a principios de la década de 1940 para un proyecto de avión de pasajeros Miles M.26 y se construyó el prototipo de investigación Miles M.30 "X Minor" para investigarlo. El prototipo del interceptor McDonnell XP-67 también voló en 1944, pero no cumplió con las expectativas. El Burnelli CBY-3 Loadmaster de 1944 era un diseño de ala combinada destinado a operaciones forestales canadienses. [4]
La NASA y McDonnell Douglas volvieron al concepto en la década de 1990 con un modelo estabilizado artificialmente de 5,2 m (17 pies) (escala del 6%) llamado BWB-17, construido por la Universidad de Stanford , que voló en 1997 y mostró buenas cualidades de manejo. [5] : 16 A partir de 2000, la NASA desarrolló un modelo de investigación controlado remotamente con una envergadura de 21 pies (6,4 m).
La NASA también ha explorado conjuntamente diseños BWB para el vehículo aéreo no tripulado Boeing X-48 . [6] Los estudios sugirieron que un avión de línea BWB que transportara de 450 a 800 pasajeros podría lograr ahorros de combustible de más del 20 por ciento. [5] : 21
Airbus está estudiando un diseño BWB como posible sustituto de la familia A320neo . Un modelo a subescala voló por primera vez en junio de 2019 como parte del programa MAVERIC (Modelo de avión para la validación y experimentación de controles robustos e innovadores), que Airbus espera que le ayude a reducir las emisiones de CO 2 hasta un 50% en relación con 2005. niveles. [7]
El concepto N3-X de la NASA utiliza varios motores eléctricos superconductores para impulsar los ventiladores distribuidos y reducir el consumo de combustible, las emisiones y el ruido. La energía para impulsar estos ventiladores eléctricos es generada por dos generadores eléctricos superconductores impulsados por turbinas de gas montados en la punta del ala. Esta idea para un posible avión futuro se denomina "cuerpo de ala híbrido" o, a veces, cuerpo de ala combinado. En este diseño, el ala se integra perfectamente en el cuerpo del avión, lo que la hace extremadamente aerodinámica y promete grandes reducciones en el consumo de combustible, el ruido y las emisiones. La NASA desarrolla conceptos como estos para probarlos en simulaciones por computadora y como modelos en túneles de viento para demostrar si los posibles beneficios realmente se producirían. [ cita necesaria ]
2020
En 2020, Airbus presentó un concepto BWB como parte de su iniciativa ZEROe y demostró un avión a pequeña escala. [8] [9]
En 2022, Bombardier anunció su proyecto EcoJet. [9] [10] [ se necesita una mejor fuente ]
En 2023, la startup de California JetZero anunció su proyecto Z5, diseñado para transportar 250 pasajeros, dirigido a la categoría de nuevos aviones de mercado mediano , y espera utilizar CFM International LEAP o Pratt & Whitney PW1000G de 35,000 lbf ( 160 kN) motores. [11] [12] En agosto de 2023, la Fuerza Aérea de EE. UU. anunció un contrato de 235 millones de dólares otorgado durante un período de cuatro años a JetZero, que culminará con el primer vuelo del demostrador a gran escala en el primer trimestre de 2027. El objetivo de El contrato tiene como objetivo demostrar las capacidades de la tecnología BWB, brindando al Departamento de Defensa y a la industria comercial más opciones para sus futuras plataformas aéreas. [13] [14]
Características
Los amplios espacios interiores creados por la combinación plantean nuevos desafíos estructurales. La NASA ha estado estudiando un revestimiento compuesto de fibra de carbono revestido de espuma y tejido cosido para crear un espacio ininterrumpido en la cabina. [15]
La forma BWB minimiza el área mojada total : el área de superficie del revestimiento del avión, reduciendo así la resistencia del revestimiento al mínimo. También crea un engrosamiento del área de la raíz del ala, lo que permite una estructura más eficiente y un peso reducido en comparación con una embarcación convencional. La NASA también planea integrar motores a reacción de relación Ultra High Bypass (UHB) con el cuerpo del ala híbrida. [dieciséis]
Un fuselaje tubular convencional soporta entre el 12% y el 13% de la sustentación total en comparación con el 31% al 43% que transporta el cuerpo central en un BWB, donde una configuración intermedia de fuselaje de elevación más adecuada para aviones de pasajeros de fuselaje estrecho transportaría entre el 25% y el 32% para un 6.1. –8,2% de aumento en la eficiencia del combustible . [17]
Mayor eficiencia de combustible : 10,9% mejor que un avión convencional de fuselaje ancho , [17] a más del 20% que un avión convencional comparable. [19] Un informe de la Fuerza Aérea de EE. UU. de 2022 muestra que un BWB "aumenta la eficiencia aerodinámica en al menos un 30% con respecto a los actuales aviones cisterna y de movilidad de la fuerza aérea". [20]
Menor ruido: las simulaciones de audio de la NASA muestran una reducción de 15 dB en los aviones de clase Boeing 777 , [21] mientras que otros estudios muestran una reducción de 22 a 42 dB por debajo del nivel de la Etapa 4 , dependiendo de la configuración. [2]
Posibles desventajas
Evacuar un BWB en caso de emergencia podría ser un desafío. Debido a la forma del avión, la disposición de los asientos sería estilo teatro en lugar de tubular. Esto impone límites inherentes al número de puertas de salida. [22] [23]
Se ha sugerido que los interiores de BWB no tendrían ventanas; [24] información más reciente muestra que las ventanas pueden colocarse de manera diferente pero implican las mismas penalizaciones de peso que un avión convencional. [25]
Se ha sugerido que los pasajeros en los bordes de la cabina pueden sentirse incómodos durante el balanceo de las alas; [24] sin embargo, los pasajeros de grandes aviones convencionales como el 777 son igualmente susceptibles a dicho balanceo. [25]
El ala central debe ser alta para poder usarse como cabina de pasajeros, lo que requiere una envergadura mayor para equilibrarla. [26]
Un BWB tiene más peso vacío para una carga útil determinada y puede no ser económico para misiones cortas de alrededor de cuatro horas o menos. [26]
Una envergadura mayor puede ser incompatible con algunas infraestructuras aeroportuarias, requiriendo alas plegables similares a las del Boeing 777X .
Es más caro modificar el diseño para crear variantes de diferentes tamaños en comparación con un fuselaje y un ala convencionales que se pueden estirar o encoger fácilmente. [26]
El control del cabeceo y la capacidad de elevación a baja velocidad han presentado desafíos para los diseños de alas combinadas. JetZero ha propuesto un novedoso diseño de tren de aterrizaje para abordar estos problemas para su concepto Z-5 BWB. [11]
En la edición de noviembre de 2003 de la revista Popular Science apareció una fotografía conceptual de un avión comercial con alas combinadas . [29] Los artistas Neill Blomkamp y Simon van de Lagemaat de The Embassy Visual Effects crearon la fotografía para la revista utilizando software de gráficos por computadora para representar el futuro de la aviación y los viajes aéreos. [30] En 2006, la imagen se utilizó en un engaño por correo electrónico que afirmaba que Boeing había desarrollado un avión de pasajeros de 1000 pasajeros (el "Boeing 797") con un "diseño radical de ala combinada" y Boeing refutó la afirmación. [31] [32] [33]
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Otras lecturas
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