Cómo reducir la resistencia aerodinámica de un ala. Reducción de consumo, ruido y emisiones.

El control del flujo de aire sobre un ala para minimizar la resistencia aerodinámica es una forma prometedora de reducir el consumo de combustible, el ruido y las emisiones. Una solución podría ser la aplicación de una nueva tecnología que utiliza pulsos de aire comprimido en los lugares precisos.

El Consejo Asesor Europeo para la Investigación y la Innovación Aeronáuticas (ACARE) ha establecido unos objetivos difíciles de cumplir para las nuevas aeronaves que entren en servicio a partir de 2020. Con el fin de cumplir estos objetivos mediante reducciones importantes de los ruidos y las emisiones, se está desarrollando el concepto de aeronave con alas fijas inteligentes (SFWA). Estas aeronaves utilizarán tecnologías de control del flujo de aire activas y pasivas.

El proyecto CLFCWTE, financiado por la Unión Europea, contribuye a esta tarea con la investigación de una forma de control en flujo cerrado con la finalidad de minimizar la separación de la capa límite en el flap del borde posterior del ala. La capa límite es la capa de flujo que se encuentra justo junto a la superficie del ala. Está sujeta a efectos de viscosidad importantes y cuando se separa del ala genera un aumento muy importante de la resistencia aerodinámica.

Esquema de funcionamiento

Los científicos han investigado el control activo del flujo de aire utilizando chorros de aire aplicados de forma inteligente en el borde de ataque del flap del ala. En esta técnica se utilizan mediciones de la distribución de la presión en función de la posición como información para determinar los siguientes pulsos de aire y conmutar rápidamente las válvulas de solenoide mediante un nuevo algoritmo de control con aprendizaje iterativo (ILC). El sistema se probó en un túnel de viento pequeño y los resultados demostraron que retardar la separación de este modo aumentaba la sustentación en aproximadamente un 20 % incluso cuando se producían cambios súbitos en el lugar de separación inminente.

Los trabajos futuros tendrán en cuenta otros parámetros y probarán algoritmos de ILC alternativos para realizar pruebas en túnel de viento de un modelo de ala a media escala con distintos sensores y actuadores. Los resultados de CLFCWTE ayudarán a reducir la resistencia aerodinámica y aumentar la sustentación, reducir el consumo de combustible y las emisiones, y así disponer de aeronaves más ecológicas en un futuro próximo.