¿Es posible reducir el consumo de un avión a la mitad cambiando sólo la forma de las alas?

Boeing y la NASA han probado en túnel de viento una estructura de apoyo llamada riostra con la que ya se volaba hace décadas. Su nuevo diseño y materiales más ligeros minimizan la resistencia del aire, motivo por el que fueron descartadas entonces

Boeing y la NASA han probado en túnel de viento una estructura de apoyo llamada riostra con la que ya se volaba hace décadas

¿Es posible que sólo cambiando la forma del ala se pueda ahorrar hasta el 50 por ciento del combustible? Una reciente investigación realizada en colaboración entre la empresa Boeing y la NASA afirma que esto es posible alargando y estrechando mucho el ala. Aunque, claro, tal alargamiento haría necesario reforzarlos con una riostra, o dicho grosso modo, colocando un «palo» que sujete dicha ala finita al fuselaje.

La ventaja de sujetar el ala de esta manera al resto de la estructura es que ésta se puede hacer más larga y más estrecha con lo que disminuiría la resistencia del aire, aunque añadir un nuevo elemento que corte el viento no parece ser la mejor idea, así a simple vista. Esa es precisamente la novedad de su estudio y es que han conseguido hacer de ese palo una segunda alita de mínima resistencia y, además, tras años de anunciar esta investigación, por fin se ha ensayado en un túnel de viento con éxito.

La cosa es que el ala, llamada atirantada o ala con tirante, no es demasiado novedosa. De hecho, ya en los albores de la aviación se empezaron a utilizar. Sólo hay que recordar los primeros biplanos para darse cuenta de que este sistema de sujeción ya existía. Por otro lado, fue en los años 40 cuando se comenzó a barajar la idea de usar alas de gran alargamiento; toda una novedad, teniendo en cuenta que por aquel entonces estructuralmente no se podían hacer. «No se podían hacer alas sin apoyos en barras o algún tipo de cable», explica Cristina Cuerno, catedrática de Ingeniería Aeroespacial de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Aeronáutica y del Espacio de la Universidad Politécnica de Madrid. En los 50 se unen los dos conceptos dando lugar a la idea de gran ala arriostrada de Hurel-Dubois, igual al que llevan estudiando la NASA y Boeing desde 2009. Con esta estructura aumentaba el peso y la resistencia aerodinámica y en consecuencia, el uso de combustible, así que la idea se desechó. Por entonces, lejos de las preocupaciones medioambientales, interesaba ganar velocidad y cualquier elemento de más que supusiera un freno al avance el avión en el aire se debía eliminar.

Sin embargo, a partir del año 2000, cuando las consecuencias del cambio climático empiezan a ser más que evidentes, viejas ideas del sector aeronáutico resurgen de sus cenizas, y entre ellas reaparece este concepto, que respeta la configuración clásica de avión en forma de tubo con alas (hay otras más radicales que proponen transformar todo el aparato en un sólo ala volante,). «La NASA arranca por entonces sus estudios para ver de qué manera puede reducir las emisiones de óxido de nitrógeno del sector hasta un 80 por ciento, un 52 por ciento la contaminación por ruido y hasta un 60 por ciento, el uso de combustible», afirma Cuerno.

Perfil alar
Lo que realmente marca la diferencia de este anuncio con respecto a las propuestas de otras décadas son el diseño y los materiales de ahora, algunos como la fibra de carbono, gracias a lo cual se ahorra por dos caminos. Por un lado, al construir un ala más estrecha y larga, la resistencia disminuye mucho, aunque debido a la gran envergadura crece también la carga que debe soportar. «Esto hace de nuevo necesario la aparición del tirante, cuyo peso o resistencia se compensa con el alargamiento del ala del que se ha hablado», explica Cuerno. Si además el elemento que sostiene tiene una forma más aerodinámica, de perfil alar como la que propone este estudio, se consigue cerrar el círculo de la resistencia y la carga con mayor eficiencia en el uso de combustible que los aviones actuales.

Entonces, ¿es posible un tal ahorro, como afirma el estudio? El ala contribuye mucho a lo que se puede ahorrar en un avión, de hecho el alargamiento de la misma es uno de los factores que más contribuyen a ello. Para hacerse una idea, «el ala de la NASA es de unos 60 metros, y el de los actuales aviones comerciales A320 están en torno a los 40 metros», explica José Manuel Gil, ingeniero aeronáutico de Inventia Kinetics. Para Cristina Cuerno, esta cifra del 50 por ciento es quizá una exageración. El truco está en que según dicen lo comparan con los aviones actuales. Sin embargo, «si se compara con los nuevos aparatos que estarán en el aire dentro de diez años, y teniendo en cuenta el mismo desarrollo tecnológico, es decir, el mismo motor o los mismos materiales, lo más acertado sería hablar de entorno a un cuatro y un ocho por ciento de ahorro en los costes directos de explotación y quizá en torno a un quince en combustible.

Una consecuencia más que probable si este tipo de alas se imponen en las líneas aéreas comerciales es que la velocidad máxima se reduzca de los 850 km actuales a unos 650 km, aunque como ya se ha mencionado las prioridades han cambiado. Ya no interesa correr sino reducir el consumo de combustible, aunque claro aquí se podría verificar una pérdida de competitividad respecto a otros medios como el tren de alta velocidad. Hay otras posibles desventajas. Por una parte que a la hora de fabricar el avión se verifiquen problemas que en la actual fase de investigación no se han producido. Por otro lado, existe el riesgo de que aumente la fatiga de los materiales con lo que se vería reducida la vida útil o se producirían efectos indeseados que dificultarán el mantenimiento. Hay que esperar para ver si este ala atirantada vuelve de nuevo al mercado y aparece en los grandes aviones comerciales. Hay que recordar que «el mercado aeroespacial es un mundo muy conservador, aunque sea uno de los principales usuarios de tecnología. Siempre hay que garantizar la seguridad de lo que sale el mercado. Además, hay que tener en cuenta los costes que en el sector se dividen entre muy pocos actores, a diferencia de lo que ocurre en automoción donde hay infinidad de marcas fabricantes. Ambos pueden ser una barrera para el desarrollo», concluye Cuerno.

Parece poco probable que en los próximos diez años se vean alas volantes surcando los cielos, aunque configuraciones con cambios acotados como éste que proponen Boeing y la NASA sí podrían verse si superan los escollos de la escalabilidad industrial.