Resumen:
La alemana Lufthansa Technik recibió recientemente la aprobación de la Agencia Europea de Seguridad Aérea para instalar el material de superficie biónico "AeroSHARK" que desarrolló en un avión de pasajeros Airbus A330-300 y realizar pruebas de vuelo. El equipo de desarrollo espera utilizar las propiedades estructurales de la piel de tiburón para ayudar a los grandes aviones de pasajeros a moverse por el aire de manera más eficiente como un tiburón nadando.
Para la industria de la aviación moderna, uno de los mayores desafíos siempre ha sido la resistencia del aire.
Aunque el fuselaje de un avión moderno parece muy liso, desde una escala microscópica, su superficie metálica en realidad contiene una gran cantidad de pequeñas estructuras irregulares. Cuando un avión vuela a una velocidad de unos 890 kilómetros por hora, una fina capa de aire se adherirá a la superficie del fuselaje.
Entre el cuerpo y esta capa de aire hay una región con un espesor de aproximadamente 1 mm. Esta región, llamada subcapa viscosa, está llena de una masa caótica y desordenada de pequeños vórtices y perturbaciones de aire.
Son estas turbulencias de pequeña escala, aparentemente discretas, las que constituyen la llamada "resistencia a la fricción superficial". Las investigaciones muestran que este tipo de resistencia representa aproximadamente la mitad de la resistencia total del aire de la aeronave y, por lo tanto, se convierte en un factor importante que afecta el consumo de combustible y la eficiencia del vuelo.
Los ingenieros aeronáuticos han buscado durante mucho tiempo formas de debilitar esta resistencia y, en última instancia, la respuesta proviene de los principales depredadores del océano.
Aunque la gente suele pensar que los tiburones son muy suaves, en realidad su piel está cubierta de escamas extremadamente pequeñas. Estas escamas, llamadas dentículos, se asemejan a dientes en miniatura con estructuras elevadas alargadas y regularmente espaciadas.
Estas pequeñas texturas se alinean en la dirección del cuerpo del tiburón. Cuando el agua fluye a través de él, también se forman una gran cantidad de microvórtices. Sin embargo, las protuberancias en la superficie de los dientes dérmicos pueden limitar estos remolinos más lejos de la piel, reduciendo así la alteración directa del flujo de agua en la superficie del cuerpo.
Es este mecanismo el que ayuda a los tiburones a nadar a altas velocidades en el agua de mar con mayor eficiencia.
El concepto de diseño de AeroSHARK se deriva de este fenómeno natural.
El sistema es esencialmente una capa de película de polímero especial con una gran cantidad de microranuras de solo aproximadamente 50 micrones de ancho grabadas en su superficie. Al imitar con precisión la altura, el espaciado y la geometría de los dientes de la piel de los tiburones, los investigadores esperan lograr un efecto de reducción de la resistencia similar al de los tiburones.
Después de la instalación, esta película cubrirá el exterior del fuselaje del avión como una película grande. Cuando el aire fluye a través de estas finas estructuras, las perturbaciones formadas originalmente en la superficie del avión se reorganizan, reduciendo así la resistencia del aire y mejorando la eficiencia del vuelo.
Según los cálculos de Lufthansa Technik, la versión actual de AeroSHARK puede reducir el consumo de combustible y las emisiones de carbono en un solo vuelo en aproximadamente un 1%. Si en el futuro se amplía aún más a partes como alas y colas, se espera que el efecto de reducción de emisiones aumente a aproximadamente el 2%.
Esta aprobación para pruebas no significa que AeroSHARK se haya puesto en uso práctico por primera vez.
De hecho, esta tecnología ha sido certificada para operación comercial en algunos aviones de carga y pasajeros Boeing 777, y ha acumulado mucha experiencia en operaciones en rutas reales.
Hasta ahora, el sistema AeroSHARK se ha instalado en muchos aviones de largo alcance del Grupo Lufthansa. Según los datos publicados por la empresa, las tecnologías relacionadas han establecido cientos de miles de récords de horas de vuelo operativas y han ayudado a las aerolíneas a ahorrar mucho consumo de combustible y emisiones de dióxido de carbono.
Sin embargo, para los modelos Airbus, esta certificación del A330 tiene un significado especial.
Como el segundo avión de pasajeros de fuselaje ancho y largo alcance más común del mundo, el A330 seguirá sirviendo en la flota aérea mundial durante mucho tiempo en el futuro. Si AeroSHARK finalmente obtiene la certificación formal y se utiliza ampliamente, su tamaño de mercado potencial superará con creces su alcance actual.
Para completar el trabajo de certificación, Lufthansa Technik ha lanzado planes de pruebas relevantes en Dresde, Alemania. Un avión de pasajeros A330-300 perteneciente a Discover Airlines se someterá a modificaciones y a múltiples rondas de verificación de vuelo para evaluar el impacto de esta tecnología en el rendimiento del vuelo, la seguridad y la confiabilidad operativa.
Al mismo tiempo, el equipo de I+D también está avanzando en el desarrollo del material AeroSHARK de próxima generación, con la esperanza de que en el futuro no solo cubra el fuselaje y el carenado del motor, sino que también se aplique a áreas que soportan mayores cargas aerodinámicas, como las alas, las colas horizontales y las colas verticales.
Los expertos de la industria creen que a medida que la industria de la aviación enfrenta requisitos de reducción de emisiones cada vez más estrictos, las tecnologías biónicas como AeroSHARK, que se basan directamente en el diseño natural, se están convirtiendo en una dirección importante para mejorar la eficiencia de la aviación. Para las aerolíneas, incluso si el consumo de combustible se reduce solo en un 1%, también significará ahorros considerables en los costos operativos y efectos de reducción de las emisiones de carbono en la enorme red de rutas global.
La incorporación del Airbus A330 al programa de pruebas también significa que la tecnología biónica derivada de la piel de tiburón se está expandiendo a una gama más amplia de flotas de aviación civil.
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