La deformación del ala fue uno de los primeros sistemas para el control lateral (alabeo) de un avión de ala fija. La técnica, utilizada y patentada por los hermanos Wright , consistía en un sistema de poleas y cables para torcer los bordes de salida de las alas en direcciones opuestas. En muchos aspectos, este método es similar al utilizado para recortar el rendimiento de un avión de papel curvando el papel en la parte posterior de sus alas. [1]
En 1900, Wilbur Wright escribió: "...mis observaciones del vuelo de las aves me convencen de que las aves utilizan métodos más positivos y enérgicos para recuperar el equilibrio que el de cambiar el centro de gravedad...recuperan su equilibrio lateral... por una torsión de las puntas de las alas. Si el borde posterior de la punta del ala derecha se gira hacia arriba y el izquierdo hacia abajo, el pájaro se convierte en un molino de viento animado y al instante comienza a girar, siendo el eje una línea desde la cabeza hasta la cola. " Después de que Wilbur demostrara el método, Orville señaló: "A partir de esto resultó evidente que las alas de una máquina del tipo Chanute de dos pisos, con las armaduras de proa y popa quitadas, podían deformarse de la misma manera, de modo que al volar las alas de los lados derecho e izquierdo podrían deformarse para presentar sus superficies al aire en diferentes ángulos de incidencia y así asegurar sustentaciones desiguales en los dos lados. [2]
Las aves utilizan visiblemente la deformación de las alas para lograr el control. Esta fue una influencia significativa en los primeros diseñadores de aviones. Los hermanos Wright fueron el primer grupo en utilizar alas deformadas. Su primer avión imitó los patrones de vuelo y la forma de las alas del pájaro. [3]
En la práctica, dado que la mayoría de los diseños de alabeo de alas implicaban la flexión de miembros estructurales, eran difíciles de controlar y propensos a causar fallas estructurales. Los alerones habían comenzado a reemplazar la deformación de las alas como el medio más común para lograr el control lateral ya en 1911, especialmente en los diseños de biplanos . Las alas de los monoplanos de la época eran mucho más flexibles y resultaron más susceptibles a la deformación, pero incluso para los diseños de monoplanos, los alerones se convirtieron en la norma después de 1915.
El control lateral (rollo) en los primeros aviones era, en el mejor de los casos, problemático. Un ala demasiado flexible y que gira involuntariamente puede provocar un balanceo involuntario, pero peor aún, puede convertir los intentos de corrección, ya sea por deformación del ala o por alerones, en un efecto de " pestaña de servo " que lo contrarresta. Una vez que esto se entendió completamente, las estructuras de las alas se hicieron progresivamente más rígidas, evitando por completo la deformación de las alas, y los aviones se volvieron mucho más controlables en el plano lateral.
La tecnología actual ha permitido a los científicos revisar el concepto de deformación de las alas (también conocida como alas cambiantes).
La deformación de las alas era una característica común de los primeros aviones, que incluía:
Varios de los aviones de reproducción construidos para la película Aquellos magníficos hombres en sus máquinas voladoras utilizaron los sistemas de control de deformación de las alas del avión original, con resultados mixtos. El alabeo del Avro Triplane resultó sorprendentemente exitoso, mientras que en la reproducción de Antoinette, con su ala muy flexible, el alabeo ofrecía poco control lateral efectivo. Dado que los alerones originales estilo Antoinette probablemente habrían sido incluso menos efectivos, se insertaron alerones "modernos" discretos; incluso con estos, el control lateral siguió siendo muy pobre. [4]
Wing morphing es una extensión moderna de la deformación de alas en la que la forma aerodinámica del ala se modifica bajo control por computadora. La investigación en este campo la lleva a cabo principalmente la NASA , por ejemplo con el Mission Adaptive Wing (MAW) probado desde 1985 en el General Dynamics–Boeing AFTI/F-111A Aardvark .
Muchas empresas y científicos importantes están trabajando en el desarrollo de alas transformadoras. La NASA está trabajando para desarrollar un ala transformadora hecha de células que se girarán para imitar a las aves. Las células que la NASA utiliza para construir el ala son pequeños módulos negros compuestos de fibra de carbono. Actualmente, la NASA se centra en los drones no tripulados. [5]
El atractivo de las alas que cambian de forma radica en la naturaleza suave y sin espacios de las geometrías resultantes. A diferencia de las alas convencionales, que dependen de piezas discretas y móviles ( alerones , flaps , slats ...) para lograr variaciones de su forma (y, por tanto, de sus propiedades aerodinámicas), las alas morphing logran estas variaciones geométricas con deformaciones continuas de su superficie exterior. La ausencia de cambios discretos de curvatura y de espacios tiene el potencial de reducir la resistencia de forma asociada al ala, aumentando así su eficiencia aerodinámica. Esta característica hace que las alas adaptativas sean muy adecuadas para operar en diferentes condiciones operativas, ya que pueden adaptar de manera óptima su forma y así minimizar la resistencia resultante.