Los nuevos aviones supersónicos de Boom quieren triunfar donde el Concorde fracasó

(CNN) -- United Airlines anunció que comprará hasta 50 aviones supersónicos Boom Overture para uso comercial en 2029, anunciando el regreso de los vuelos supersónicos de pasajeros casi 20 años después de que el Concorde fuera retirado del servicio.

Los aviones supersónicos reducen a la mitad el tiempo que se tarda en volar de Nueva York a Londres, de siete horas a 3,5 horas, pero este tipo de aeronaves se abandonó tras el último vuelo del Concorde en 2003. El Concorde se volvió inviable desde el punto de vista financiero tras un sonado accidente en el año 2000, combinado con el excesivo precio de los boletos, el alto consumo de combustible y los costes de mantenimiento cada vez más elevados.

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Para que el avión supersónico de Boom tenga éxito, deberá superar estos problemas que hicieron descarrilar al Concorde. ¿Es posible?

Los vuelos supersónicos se llaman así porque viajan más rápido que la velocidad del sonido. Para ello, el avión debe romper la barrera del sonido, lo que requiere un diseño aerodinámico eficiente para reducir la resistencia y un empuje considerable de motores potentes para superar las turbulencias causadas por las ondas de choque.

Romper la barrera del sonido también requiere motores que consuman mucho combustible, uno de los principales inconvenientes del Concorde y un hecho que se ha vuelto más polémico en los últimos años. Por tanto, es de esperar que Boom, que se encuentra en la fase de prototipo del Overture, concentre sus diseños en aumentar la eficiencia del combustible.

El problema de los motores

Es probable que la empresa, con sede en Colorado, tenga que elegir entre un motor turborreactor o un turbofán. Un turborreactor produce todo su empuje a partir de sus gases de escape cuando se mueve a mayor velocidad. Un motor turbofán, por su parte, obtiene la mayor parte de su empuje de la cantidad de aire que acelera con sus aspas. La cantidad de este aire define la "relación de derivación" del motor.

Los motores turbofan con una mayor relación de derivación son más eficientes en cuanto a combustible que los turborreactores. Su menor velocidad de escape de gases los hace más silenciosos, pero tienden a ser más grandes, lo que supone una mayor resistencia a velocidades supersónicas. En el pasado, esta penalización de la resistencia ha superado la eficiencia de los turbofanes para los vuelos supersónicos prolongados.

Un punto medio podría ser optar por un turbofán de baja "relación de derivación" con postcombustión, un sistema que inyecta combustible adicional para aumentar significativamente el empuje disponible, y que se utiliza habitualmente en los aviones militares. Este tipo de motor se utilizó en las primeras versiones de producción de otro avión supersónico de pasajeros, el Tupelov Tu-144 ruso, pero era demasiado ineficiente porque necesitaba seguir encendiendo sus postcombustiones para mantener el crucero supersónico.

La postcombustión del Tu-144 también contribuyó a que la cabina fuera muy ruidosa, con un zumbido de 90 decibeles -más o menos el sonido generado por un secador de pelo- que supera los límites de seguridad reglamentarios. Los turborreactores del Concorde, por su parte, sólo necesitaban postcombustión en el despegue y para superar la barrera del sonido, lo que mejoraba el ahorro de combustible y reducía el ruido de la cabina en velocidad de crucero supersónica.

Un viejo problema: el ruido de los aviones supersónicos

Debido al ruido que generan, los reactores supersónicos no están autorizados a volar sobre tierra. Pero estas restricciones podrían eliminarse con un diseño aerodinámico más perfeccionado. Por ejemplo, la investigación de la NASA en su programa X-59 QueSST espera desarrollar formatos de fuselaje optimizados que podrían reducir significativamente las "explosiones sónicas" en tierra a un "ruido sordo" mucho más silencioso, con 75 decibelios en lugar de los 105 producidos por el Concorde.

Si se consigue una aerodinámica adecuada, también se podría utilizar materiales compuestos modernos y ligeros para mejorar la relación empuje-peso, lo que podría eliminar la necesidad de postcombustión en el despegue.

Los avances sustanciales en computación de dinámica de fluidos y en programas de simulación que se realizan desde la década de 1970 serán cruciales para evaluar estos diseños y conseguir que se certifiquen para los ajustados plazos de producción de Boom.

Combustible de aviación sustentable

Boom también promueve las credenciales ecológicas de sus aviones. Parte del acuerdo con United implica un desarrollo colaborativo para establecer un suministro fiable de un combustible de aviación sustentable. Esto beneficiará en última instancia a otros aviones de la flota de United y al sector en general, que actualmente produce alrededor del 2,8% de todas las emisiones mundiales de dióxido de carbono procedentes de la combustión de combustibles fósiles.

Los combustibles de aviación sustentables incluyen biocombustibles y queroseno sintético que se fabrican con materiales renovables y sustentables. A menudo se cita una impresionante reducción del 80% en las emisiones de dióxido de carbono del ciclo de vida. Sin embargo, la palabra clave es "ciclo de vida"; no significa necesariamente que haya menos emisiones nocivas en el motor.

Estos combustibles sustentables son compatibles con el combustible convencional para aviones, lo que significa que no será necesario cambiar la infraestructura de abastecimiento de combustible de los aeropuertos ni el diseño de los motores para introducirlos, un factor crítico para su aceptación. Pero estos combustibles son muy caros porque las materias primas necesarias para fabricarlos no están disponibles a gran escala. La cantidad total de combustible de aviación sustentable que se utiliza en la actualidad asciende a sólo el 0,1% del total de combustible que se consume en el aire. Las proyecciones estiman que debe alcanzar entre el 1,4% y el 3,7% antes de que estos combustibles sean económicamente viables.

¿El retorno de los vuelos supersónicos?

Boom confía en poder superar los problemas de eficiencia del combustible para cuando su avión comience a transportar pasajeros en 2029. Las tarifas serán elevadas, ya que Boom prevé un precio de 3.500 libras (US$ 4.930) por asiento. En 1996, British Airways cobraba unas 5.350 libras (8.800 libras en precios actuales) por billetes de ida y vuelta de Nueva York a Londres.

Esto significa que, al igual que el Concorde, el Boom Overture parece dirigido al mercado de lujo, fuera del alcance incluso de los pasajeros de clase ejecutiva. Es probable que sólo lo frecuenten los que actualmente viajan en jet privado, a los que puede seducir la pretensión de Boom de ser un fabricante de aviones sustentable.

Así que, aunque los aviones supersónicos de pasajeros vuelvan a nuestros cielos a finales de la década, lo más cerca que estaremos de experimentarlos será cuando desaten sus características "explosiones sónicas" sobre nuestras cabezas.

El autor Peter Thomas es profesor titular de Ingeniería Aeroespacial en la Universidad de Hertfordshire.

Republicado bajo una licencia Creative Commons de The Conversation.