Un nuevo tipo de ala aeronáutica programada para cambiar de forma en el aire, podría revolucionar los viajes aéreos y la producción y el mantenimiento de las aeronaves, según sus creadores, la NASA y el MIT estadounidenses.

La mitología, las tradiciones, la ciencia ficción y los investigadores de fenómenos extraños atribuyen a ciertas criaturas o personas llamados “shape-shifters” (cambiantes)  la capacidad de cambiar su forma física, mediante la magia, la acción divina o una capacidad propia. Un nuevo ala de avión consigue esta metamorfosis.  

Un equipo de ingenieros de la Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio (NASA) y el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) estadounidenses, deseñan y construyen un prototipo de nuevo ala de avión flexible e inteligente, que podría permitir el diseño de aeronaves más ligeras y con mayor eficiencia energética, según aseguran.

Mientras que la mayoría de los aviones utilizan alas rígidas con partes móviles, la NASA y el MIT desarrollan una que podrá cambiar de forma sobre la marcha para hacer su aerodinámica más eficiente y controlar el vuelo del avión, adaptándose a distintas maniobras, condiciones del viento o misiones científicas, explican.  

El ala, ensamblada a partir de cientos de pequeñas piezas idénticas, fue probada en un túnel de viento de la NASA. 

Al frente del proyecto están el ingeniero Nicholas Cramer, en el Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley (California, EU); el alumno del MIT Kenneth Cheung, también en Ames; Benjamin Jenett, estudiante graduado en el Centro de Bits y Átomos del MIT, y otros ocho investigadores.

Concepto artistístico que muestra aeronaves de cuerpo de ala integradas, habilitadas por el nuevo método de construcción ensamblado por un grupo de robots especializados. Foto: EFE/Eli Gershenfeld/NASA/Ames Research Center
  • ESTRUCTURA ENREJADA QUE CAMBIA DE FORMA

En vez de requerir superficies móviles separadas para controlar el giro y la inclinación del avión, como los alerones de las alas convencionales, el nuevo sistema  permite deformar toda el ala, o partes de ella, incorporando en su estructura un ensamblaje de componentes que combinan rigidez y flexibilidad.

Los pequeños subconjuntos que se atornillan entre sí para formar una estructura en forma de celosía (enrejado similar a los de una cerca de jardín) se cubren con una capa delgada de polímero.

Esta celosía tiene aproximadamente la misma rigidez que el caucho pero una milésima parte de la densidad, señalan.

El resultado es un ala mucho más liviana y eficiente en el uso de la energía, que las convencionales, ya sean de metal o ‘composites’ (materiales compuestos), según los investigadores.

La estructura inventada está compuesta por pequeños triángulos con puntales con forma de cerillas, que conforma un "metamaterial" mecánico con una rigidez estructural similar a la de la goma pero con un peso y una densidad extremadamente bajos, explican.

Para propósitos de prueba, este ala inicial fue ensamblada a mano, pero las versiones futuras podrían ser ensambladas por robots en miniatura especializados. Foto: EFE/Kenny Cheung,/Centro de Investigación Ames de la NASA

Las aplicaciones más prometedoras de este sistema a corto plazo son en aeronaves y antenas espaciales, adelantan.

"Actualmente estamos desarrollando componentes en celosía transformables para aeronaves de escala comercial y aeronaves de uso personal, y ambos podrían estar volando en menos de cinco años", adelanta a Efe Benjamin Jenett, del MIT.

Jenett explica que esta estructura constantemente deformable “podría proporcionar una configuración de ala muy próxima a la óptima para cada una de las etapas de un vuelo: despegue y aterrizaje; crucero y maniobras aéreas, entre otras”.

“Este sistema responde automáticamente a los cambios en sus condiciones de carga aerodinámica cambiando su forma,  autoajustándose y reconfigurandose de forma pasiva, es decir sin utilizar motores ni cables para deformarla, haciendo que se doble en respuesta a distintas tensiones”, señala.

El ensamblaje del ala se ve en construcción, ensamblado a partir de cientos de subunidades idénticas. El ala fue probada en un túnel de viento de la NASA. Foto: EFE/Kenny Cheung/Centro de Investigación Ames de la NASA
  • PROTOTIPOS A ESCALA PROBADOS CON ÉXITO

Este trabajo cuenta con el apoyo del Proyecto MADCAT de la NASA, en el centro Ames, que utiliza compuestos de fibra de carbono, un material fuerte y liviano, para diseñar y probar alas eficientes y ultraligeras que se adapten al vuelo sobre la marcha.

Con estos materiales se fabrican unos bloques o unidades modulares llamadas “voxels”, que se pueden organizar según patrones entrecruzados en celosía, que funcionan como ladrillos del  popular juego Lego, formando estructuras que se pueden desarmar y reconstruir fácilmente en nuevas formas.

La estructura resultante puede flexionarse y adaptarse, con la ayuda de unas computadoras integradas en el ala y cargadas con unos programas informáticos que optimizan la transformación, y una serie de sensores que proporcionan información en tiempo real sobre el flujo de aire alrededor de un ala, según la NASA

El ala MADCAT durante el ensamblaje, preparándose para ser probada en el túnel de viento de 14 x 22 pies del Centro de Investigación Langley de la NASA. Foto: NASA

El equipo de MADCAT ha probado con éxito diversos prototipos a escala de esta ala “reconfigurable, ligera y modular”.

Adelantan que este diseño puede funcionar a gran escala, dando lugar en el futuro a una nueva generación de aviones,  más rentables en su diseño, construcción y reparación, y cada vez más versátiles, capaces de adaptarse a las cambiantes condiciones climáticas o a distintos objetivos científicos sobre la marcha.

La nueva forma de fabricar alas de aviones podría permitir nuevos diseños radicales, como este concepto, que podría ser más eficiente para algunas aplicaciones. Foto: EFE/Eli Gershenfeld/NASA Ames Research Center
  • DESTACADOS:

* Radicalmente distinta de las convencionales que son rígidas y con alerones móviles, el ala se compone de cientos de diminutas piezas idénticas y ensambladas que forman una celosía capaz de cambiar de forma sobre la marcha, según sus creadores.

Un bloque modular individual utilizado para el proyecto MADCAT. Foto: NASA

* Esta estructura con la misma rigidez que el caucho, pero mil veces menos densa, cambia de forma para controlar el vuelo haciéndolo más eficiente energéticamente y adaptándose a distintas maniobras, condiciones del viento o misiones.

* ”Actualmente estamos desarrollando componentes en celosía transformables para aeronaves de escala comercial y de uso personal, y ambas podrían estar volando en menos de cinco años", adelanta a Efe Benjamin Jenett, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT).  

Por Ricardo Segura EFE/Reportajes