AFRL prueba con éxito ala de curvatura variable morphing, mejorando rendimiento de aeronaves

El Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea (AFRL, Base Aérea Wright-Patterson, Ohio, EE. UU.) completó recientemente la demostración de vuelo exitosa de una tecnología de ala morphing de curvatura variable que podría aumentar significativamente el alcance y rendimiento de aeronaves.

El Variable Camber Compliant Wing (VCCW) desarrollado por AFRL es capaz de cambiar de forma para mejorar el rendimiento aerodinámico y adaptarse a diversas condiciones de vuelo y misiones. La curvatura del ala, o la forma de la superficie alar, es un elemento fundamental del vuelo aerodinámico. Alas convencionales con superficies de control discretas con bisagras tienen mayor arrastre, mientras que alas con curvatura suave son eficientes y maniobrables. La capacidad de morphing del ala según condiciones aerodinámicas daría a una aeronave mayor sustentación cuando se necesita sin penalización de peso —típicamente en despegue y aterrizaje— y mayor eficiencia de combustible y maniobrabilidad en vuelo.

Este experimento de vuelo demostró la segunda iteración del VCCW, una versión más pequeña y compacta que la primera, usada principalmente en experimentos de túnel de viento. Este ala de ocho pies fue diseñada para volar en una aeronave radiocontrolada comercial off-the-shelf, simulando un vehículo aéreo no tripulado. Durante la serie de vuelos, realizados en septiembre y octubre de 2019, el ala voló a bajas velocidades, completando una serie de maniobras y demostrando control de forma activo para reducción optimizada de arrastre y mayor agilidad.

Piel compuesta de una sola pieza

El VCCW presenta una construcción de piel suave y continua, que no solo reduce ruido al eliminar superficies afiladas y huecos, sino que también mejora el rendimiento aerodinámico. Según el Dr. James Joo, líder del equipo de Conceptos Estructurales Avanzados de AFRL y gestor del programa VCCW, la aerodinámica mejorada se traduce en ahorros de combustible potencialmente significativos.

«Estimaciones iniciales muestran que la tecnología VCCW ahorra consumo de combustible de aeronaves en un 10 %», dijo Joo. «Este era uno de nuestros objetivos principales, y encaja con los esfuerzos de la Fuerza Aérea para reducir costes energéticos globales».

Según un artículo de diciembre de 2019 en TechBriefs.com:

«El ala puede recontornear activamente la curvatura del perfil aerodinámico hasta un 6 % y toda la piel es continua, sin costuras, y hecha de una piel compuesta no estirable de una sola pieza. La forma conformal suave del ala se logra por deformación elástica distribuida del mecanismo compliant subyacente y cambio de forma 3D también es capaz a través de variación de curvatura en dirección spanwise usando un sistema de actuación distribuido a lo largo del span. Control de actuación único para deflexión de borde de ataque y salida es otro aspecto muy único de VCCW comparado con tecnologías previas. Fue fabricado usando tecnología de fabricación avanzada permitiendo una solución ligera, baja potencia y bajo coste».

Avanzando tecnología de ala flexible

Jared Neely, ingeniero de investigación de AFRL y diseñador del ala morphing, llamó a esta demostración un paso importante en el avance de tecnología de ala flexible para uso del combatiente.

«El éxito de esta demostración nos da confianza de que esta tecnología puede aprovecharse para vehículos de clase superior, para aprovechar los muchos beneficios que esta tecnología puede ofrecer realmente».

Joo añadió que aunque otras organizaciones de investigación han explorado el concepto de curvatura morphing, la versión de AFRL es única porque es un ala verdaderamente flexible sin superficies de control discretas para asistir en despegue y aterrizaje. Esta superficie continua puede aumentar el alcance total, haciéndola ideal para una variedad de plataformas de largo alcance. Dice que el equipo continuará refinando el concepto y buscará formas adicionales en que pueda beneficiar a aeronaves existentes.

«Estamos emocionados por el éxito de esta demostración», dijo Joo. «Continuamos explorando las oportunidades que esta tecnología puede ofrecer para el desarrollo de futuras aeronaves de la Fuerza Aérea».