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Ciencia y Espacio

El ala de avión que se mueve como la de un ave y podría cambiar radicalmente el diseño de los aviones

Por Hilary Whiteman

(CNN) — Las alas planas son tradicionalmente fuertes, gruesas y resistentes, pero un equipo de investigadores liderado por la NASA ha creado una ala flexible que se transforma a medida que vuela.

Según uno de los autores del informe, Nick Cramer, ingeniero de investigación de la NASA, el ala nueva mide cuatro metros de ancho, se construye a partir de miles de unidades que encajan y funcionan de manera similar.

“Algo así como un cóndor que bloqueará sus articulaciones mientras vuela, y luego (ajusta) su ala a una forma más óptima para planear, y luego, cuando quiere hacer una maniobra más agresiva, desbloqueará su hombro. Eso es una respuesta similar a lo que estamos haciendo aquí”, dijo en una entrevista telefónica.

Pero no es solo la forma en que funciona el nuevo ala la que lo distingue, según investigadores que fueron coautores de un artículo publicado esta semana en la revista “Smart Materials and Structures”.

Para propósitos de prueba, esta ala inicial fue ensamblada a mano, pero las versiones futuras podrían ser construidas por robots en miniatura. Crédito: Kenny Cheung, Centro de Investigación Ames de la NASA).

El equipo, incluidos expertos de la NASA y el Instituto de Tecnología de Massachusetts, dice que su diseño podría llevar a importantes eficiencias en la futura fabricación y mantenimiento de aviones.

Kenneth Cheung, un científico investigador del Centro de Investigación Ames de la NASA, da el ejemplo del Boeing 787 Dreamliner, que se construye a partir de partes que son tan grandes que requieren moldes y hornos de gran tamaño para su fabricación, antes de que sean transportados en un tamaño aún mayor. Lo mismo se aplica al Airbus A380.

“La escala de costos y la cantidad de infraestructura que la empresa necesita invertir para implementar estos nuevos diseños es bastante extraordinaria”, dijo Cheung en una entrevista telefónica. “Entonces, lo que estamos haciendo con estos proyectos es tratar de reducir todo eso, para que pueda tener el mismo tipo de rendimiento en términos de materiales, pero poder fabricarlo sin configurar toda la infraestructura que se requiere actualmente”.

Las nuevas alas se crean inyectando polieterimida reforzada con fibra en un molde 3-D para crear cada parte, que se unen en un proceso que eventualmente podría ser llevado a cabo por un enjambre de robots de ensamblaje.

“Donde tradicionalmente tienes que tener una fábrica que sea más grande que lo que estás haciendo, aquí la forma en que las unidades se unen te permite predecir exactamente de qué forma va a ser algo, solo en función de los componentes que juntas”, Dijo Cheung.

La estructura modular ultraligera también se puede empaquetar fácilmente para permitir el transporte, lo que también lo hace potencialmente ideal para otro propósito: viajes al espacio.

“Todas esas cosas van muy bien con el lanzamiento en órbita y el ensamblaje en una estructura espacial muy grande”, dijo Cramer. “Esa es una aplicación muy atractiva que estamos investigando activamente: el ensamblaje robótico de estas estructuras en el espacio”.

El ensamblaje del ala se ve en construcción, constade cientos de subunidades idénticas. Crédito: Cortesía de la NASA.

Si bien el concepto de aviones más baratos y más flexibles podría ser atractivo para la industria de la aviación comercial, existen grandes obstáculos que superar antes de que se los vea en un aeropuerto.

Un problema crucial es la integración del material en los sistemas actuales, lo que probablemente requeriría un trastorno total del enfoque tradicional para diseñar planos. Y eso exige tiempo, investigación y, por supuesto, dinero.

“Si quieres justificar el proceso de fabricación tradicional de la industria aeroespacial, debes tener una buena razón”, dijo Cramer. “Por lo tanto, tu ganancia de rendimiento tiene que ser lo suficientemente significativa como para justificar eso. No se trata de si es factible, se trata de si es financieramente negociable”.

El sistema también está diseñado para ser programable, por lo que la forma del ala se transformará automáticamente de acuerdo con el cambio en las condiciones de carga aerodinámica, durante las diferentes etapas de vuelo. Crédito: Eli Gershenfeld, NASA Ames Research Center

Si la tecnología finalmente se abre paso entre los aviones comerciales, tiene el potencial de no solo cambiar la fabricación sino también el mantenimiento de los aviones, dijo Cheung.

“Cuanto más modular pueda hacerse un sistema en términos de fabricación, es más probable que pueda llegar al punto en que pueda intercambiarse piezas de manera tan eficiente que pueda mantener la aeronave en servicio, incluso hasta el punto en el que has reemplazado todos los componentes del avión. Esto es algo que se ha hecho con los barcos”, dijo.

“La clave para este proyecto, hemos demostrado que la modularidad es en este momento la mejor manera de lograr el rendimiento en estos materiales”.