La publicidad del afeitado perfecto y lo que piensan los ingenieros aeronáuticos tienen, aunque no lo parezca, mucho en común. Comparten el mismo dogma: cuanto más liso, mejor. En el primer caso, sigue aguantando el tipo; pero en el segundo, los investigadores ya han empezado a ponerlo en duda. Desde siempre, las alas y superficies lo más planas posible se han considerado lo óptimo en un avión. Según el estado actual de la investigación, solo así ofrecen la menor resistencia posible, y eso, al final, se traduce en ahorro de combustible.
Pero quizá haya otra solución mejor. Quizá un ala rugosa sea mejor.
Japón le lleva la contraria. Un equipo japonés acaba de echar por tierra este principio de la mecánica de fluidos con 80 años de antigüedad. ¿La conclusión? Que las alas, en realidad, deberían ser rugosas. El principio que hay detrás del descubrimiento parece sencillo, pero exige tecnología de última generación. Porque cuando los investigadores dicen que mejor rugoso que liso, se refieren a algo que, en esencia, es liso, aunque rugoso hasta cierto punto.
Rugosidad a escala microscópica. Las irregularidades de la superficie, capaces de reducir la resistencia aerodinámica hasta un 43,6%, son minúsculas. Se trata de las llamadas «Distributed Micro-Roughness» (DMR), es decir, algo así como microrrugosidades distribuidas. Imaginémoslo como una capa finísima de pequeños huequitos. Su aspecto irregular, no obstante, es aleatorio y solo existe a escala microscópica: a simple vista no lo distinguirías, y la superficie te parecería lisa.
Imagen | Guohua Song
El experimento, en detalle. Los investigadores probaron dos variantes: patrones en relieve hechos con microesferas de vidrio sobre una superficie que antes era perfectamente uniforme, y hendiduras cóncavas creadas con chorro de arena. En ambos casos, los agujeros y desfiladeros resultantes nunca superan los 50 micrómetros de profundidad (casi siempre se quedan por debajo). Más o menos el diámetro de un pelo humano, para hacernos una idea.
Qué le pasa al aire. Cuando el aire fluye sobre estas estructuras ocurre lo siguiente: al chocar a gran velocidad contra el ala simulada, se ve obligado a seguir el contorno del material. En cuanto el aire en movimiento se encuentra con un cuerpo, se pega a él y forma lo que se conoce como «capa límite». Dentro de ella, el aire reacciona directamente a la superficie sobre la que circula. Por encima, y visto como modelo, sigue avanzando como si nada, igual que antes de tocar el avión.
El problema son los remolinos. Al principio, la dirección del flujo dentro de esa capa apenas cambia, pero corriente abajo empiezan a formarse remolinos. Y esos remolinos generan una resistencia que el avión tiene que vencer (el aire, por así decirlo, se defiende del objeto que lo atraviesa). Aquí es donde entra en juego la DMR: frena el crecimiento de las llamadas ondas de Tollmien-Schlichting, unas oscilaciones inestables de la capa límite que, sin nada que las contuviera, irían a más hasta convertirse en turbulencia. Como la superficie es tremendamente irregular, sobre el aire actúan minimpulsos de lo más variados, y son estos los que hacen que los grandes remolinos colapsen antes de tiempo.
Imagen | Necati Ömer Karpuzoğlu
Calma, aunque no para siempre. Así es como la DMR calma el flujo de aire justo por encima de ella. No de forma indefinida, pero sí lo suficiente como para marcar la diferencia. Los aerodinamistas lo llaman retrasar la transición de flujo laminar (tranquilo) a turbulento (arremolinado).
Un modelo que levita. Más allá de la técnica y de unos resultados revolucionarios, el propio experimento también impresiona. Los investigadores japoneses recurrieron a un método novedoso para colocar maquetas en túneles de viento: el «sistema de medición con balanza de levitación magnética de un metro» de la Universidad de Tohoku. En él, los modelos flotan dentro de un campo magnético en mitad de la corriente de aire, así que desaparecen por completo los soportes que en las pruebas convencionales son inevitables, y con ellos las perturbaciones que provocan en el flujo. Solo así pudieron medir con precisión los minúsculos cambios de resistencia que produce la DMR.
Del túnel de viento a… ¿la práctica? Toca, eso sí, rebajar un poco el entusiasmo. Aunque los cálculos se confirmaron en los experimentos, todos los datos valen, por ahora, únicamente para un modelo simplificado, reducido a escala y de forma aerodinámica, en condiciones de túnel de viento. Además de la duda de si el recubrimiento funcionaría también a escala de un ala real, queda una pregunta clave: ¿cómo se mantiene limpia una superficie así? ¿Podrían esas microabolladuras acabar convertidas en auténticos imanes de suciedad y, de paso, en frenos?
Más allá de los aviones. Si se consigue perfeccionar la técnica y despejar las dudas sobre la suciedad, la DMR podría convertirse en un estándar incluso fuera de la aviación. Al fin y al cabo, este efecto pasivo, en teoría, también podría trasladarse a coches o trenes, por ejemplo.
Vía | Gamestar
En Xataka | El TF-8A cambió la aviación comercial para siempre. La culpa fue del «perfil aerodinámico supercrítico»
Imagen | Rafael Minguet Delgado
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La noticia
A mediados del siglo XX aprendimos cómo debían ser las alas. Ahora unos investigadores descubren que llevamos 80 años equivocados
fue publicada originalmente en
Xataka
por
Jose García
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