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Fuselaje integrado

Julio 30, 2023

El concepto de fuselaje integrado o de ala integrada (en inglés Blended Wing Body o BWB, literalmente "cuerpo -fuselaje- y ala mezclados") se refiere a un diseño alternativo de aeronave que incorpora elementos tanto de los aviones tradicionales "fuselaje-alares" como de las más exóticas alas volantes.

Modelo de avión de fuselaje integrado de la NASA, generado por computadora.
Prototipo del BWB de la NASA, estáticamente dispuesto en un túnel de viento.

Generalidades

Las ventajas de este cambio radical de diseño estriban en una mayor superficie interna aprovechable, a la vez que en más eficiencia de sustentación (ya que, en esta configuración, el peso muerto del fuselaje desaparece, fundiéndose con el ala). Con respecto a esto último, el hecho de que las alas estén suavemente fundidas con el fuselaje hacen que la aeronave como un todo contribuya a generar fuerza de elevación, derivando en una potencial mayor eficiencia en el consumo de combustible. Otra de las grandes ventajas de un eventual diseño de fuselaje integrado estriba en que, en un tamaño no mayor que los más grandes aviones actuales, podría acomodar hasta unos 800 o incluso 1000 pasajeros.

En realidad, la idea detrás de este diseño no es novedosa. Ya en 1976 la NASA junto a Lockheed (en la actualidad Lockheed Martin) habían imaginado y concebido los por ellos denominados span loaders (algo así como "cargueros alares", literalmente traducidos como "de envergadura"), gigantescos aviones que podrían hipotéticamente transportar carga dentro de sus gruesas alas (más allá de sólo combustible). Estas hipotéticas aeronaves tendrían un peso máximo al despegue (en inglés MTOW[1]​ de hasta nada menos que unas 1.600 toneladas, es decir, 4 veces más que un Boeing 747 y más de 2,5 veces más que un Airbus A380 y que un Antonov An-225. Por su parte, en febrero de 1987 el entonces vicepresidente del consorcio aeronáutico europeo Airbus Industrie, Adam Brown, había mencionado la idea de fusionar el fuselaje y las alas de un avión relativamente mediano de la empresa, el A310, para así poder acomodar más pasajeros.[2]​

Los diseños de alas voladoras o de alas volantes se caracterizan por la ausencia de un fuselaje separado o "independiente" de las alas, ya que aquel se encuentra fundido con estas. No obstante, suelen distinguirse una clara protuberancia en el centro de la aeronave (y excepcionalmente, en los diseños aún más radicales, dos "bultos fuseliformes" adicionales, uno ubicado simétricamente a cada lado de aquella).

Una temprana aeronave que exhibía características dignas de un "fuselaje integrado" era la Junkers G.38, que voló por primera vez en 1929. Este por momentos jumbo de su época , podía acomodar hasta a 34 pasajeros, seis de los cuales viajaban dentro de sus gruesas alas. En comparación, un avión de pasajeros contemporánea de él, como el Ford Trimotor, sólo podía transportar a 9 pasajeros en su tradicional configuración de fuselaje "en forma de caja" y alas adosadas al mismo.

Otra máquina de similares características era el Burnelli CBY-3. Sin embargo, éste poseía un empenaje con una cola bideriva, para garantizar una mayor estabilidad en vuelo. Es decir, no rompía del todo con el concepto tradicional de "ala y fuselaje diferenciados".

Por su parte y de alguna manera, el bombardero furtivo B-2 Spirit es un diseño que se encuentra entre el clásico concepto de un ala voladora y un BWB o avión de fuselaje integrado. Aunque usualmente se lo clasifica como un ala volante, ya que las secciones protuberantes de su fuselaje no son mucho más grandes que la forma subyacente de su ala de "murciélago".

Durante los últimos años, tanto la agencia aeroespacial estadounidense, la NASA como la Boeing Aircraft Corporation han estado investigando sobre un eventual avión de pasajeros futuro basado en un revolucionario diseño BWB, bajo la todavía denominación genérica de X-48.[3]​

Los estudios realizados sobre esta aeronave BWB sugieren que podría transportar a entre 450 y 800 pasajeros, y que obtendría un ahorro de combustible de hasta un 20% comparado con los aviones convencionales (cuyo diseño básico no ha variado demasiado desde mediados de la década de 1950).

La NASA en particular desarrolló un modelo a escala a control remoto, de sólo unos 6,4 metros de envergadura, que probó durante el año 2000. La investigación en cuestión estuvo enfocada en establecer los datos básicos relacionados con las capacidades de elevación así como a la estabilidad inherentes a un diseño de fuselaje integrado.

Algunas de sus ventajas potenciales

  • Gran capacidad de transporte, del orden de los 800 pasajeros, en un avión que no sería necesariamente más grande que las mayores aeronaves actuales, y que entraría en una hipotética "caja" de unos 80 m x 80 m x 20-25 m (largo, ancho y alto). De esa manera, los aeropuertos actuales no deberían sufrir muchos cambios (más allá, tal vez, en las terminales o dedos de embarque, que pudieran precisar de algunas optimizaciones para poder manejar el eventual mayor flujo de personas y de carga).
  • Mejora en el rendimiento del combustible por pasajeros y cargamento transportados.
  • Impacto de sonido reducido si se colocan los motores por encima de las alas (lo que de hecho se ha realizado en todos los modelos conceptuales desarrollados).
  • El posicionamiento de los motores encima de las alas (en la parte superior trasera del motor) haría que el empuje se concentrara en una sola parte , lo que implicaría mejor empuje al momento de despegar.
  • Como el diseño que requiere consiste en que el fuselaje se combine con las alas, haría que el fuselaje actúe como parte del ala, lo que haría que el aire fluya de manera más efectiva, mejorando el rendimiento de la aeronave, aumentando en más de un 80% su eficiencia, incluso con las dimensiones que poseería.
  • El diseño que posee haría que el peso estuviera mucho mejor distribuido, haciendo que su maniobrabilidad fuera más sencilla.
  • Como el aire fluye más fácil por el fuselaje, eso junto con las alargadas dimensiones horizontales harían que el avión se viera poco afectado por los efectos climáticos como la lluvia y las turbulencias durante el vuelo, y además el fácil y sencillo flujo de aire, incluso en contra, haría que fuera silencioso por dentro y poco si se oye desde fuera a distancia.
  • A pesar de que su diseño impediría la iluminación natural a los pasajeros que se encuentren más atrás o en el centro de la aeronave, se podrían aplicar sistemas avanzados con efectos de iluminación natural.
  • Su sección inferior de forma ovalada permitiría que el avión pudiera amerizar o hasta incluso adaptarlo para prestar servicio de uso anfibio (tanto en tierra como en agua), y no se vería afectado funcionalmente ya que el peso está correctamente distribuido y la ubicación superior de los motores impediría daños en su operabilidad.
  • Mejora del peso estructural.

Algunas de sus posibles desventajas

A pesar de las ventajas fundamentales ofrecidas por este revolucionario modelo, también presenta algunos inconvenientes, así como algunos "efectos colaterales" negativos.

  • Diseño tal vez demasiado radical, que no atraería más que a algunas aerolíneas como potenciales compradoras, por lo que la recuperación de la gran inversión inicial necesaria probablemente no sería factible (incluso en el largo plazo).
  • Factor psicológico: A muchos pasajeros probablemente no les gustaría la idea de "viajar sentados sobre las alas".
  • Necesita de un tamaño crítico mínimo relativamente grande, para que las alas tengan el grosor necesario que permita alojar o transportar pasajeros (y eventualmente carga) dentro de ellas.
  • Íntimamente relacionado con el punto anterior, no parece existir un mercado potencial grande para aviones de una capacidad mayor a las 500-550 plazas, como lo demuestran los "sólo" poco menos de 240 pedidos del A380 que ha estado recibiendo Airbus Industrie desde el lanzamiento oficial de su entonces desarrollo a fines del año 2000 (Usualmente se necesitan entre 200-250 pedidos de compra solamente para recuperar los cientos o incluso miles de millones de dólares o euros invertidos en el desarrollo de una nueva aeronave comercial). Por lo tanto, levantar la apuesta hasta los 800 pasajeros podría o parecería ser demasiado arriesgado, por lo menos en el futuro cercano.
  • El implícito del diseño hace que la carga y los pasajeros tiendan a estar ubicados "excéntricamente", es decir hacia afuera del centro de la aeronave. Por lo que, además de adquirir importancia adicional el hecho de buscar el punto de equilibrio, los pasajeros situados cerca de las puntas o extremos alares sufrirían en mayor medida los efectos de las subidas y bajadas durante el vuelo.
  • Posibilidad virtualmente nula de instalar ventanas en los compartimientos para pasajeros, más allá de los extremos laterales (y eventualmente empotradas como parte de la mismísima estructura del borde de ataque de las alas).
  • Incremento del peso y de la complejidad estructural, debido al diseño de "mantarraya" de una aeronave de fuselaje integrado, el cual hace que su sección transversal sea menos eficiente que la de los aviones convencionales frente a la presión del aire exterior.
  • Menor eficiencia que los aviones convencionales frente a la presión del aire exterior.
  • Su diseño horizontal lo haría muy inaccesible para más del 80% de los aeropuertos mundiales, problema que se ve actualmente con el Airbus A380.

Referencias

  1. Sigla correspondiente a Maximum Take-Off Weight.
  2. Sergio Brosselin, Mil pasajeros a 1000 kilómetros por hora, en la revista Conocer (la vida y el universo), número 109, Grupo editorial Zeta, agosto de 1992.
  3. Boeing, ed. (4 de mayo de 2006). . Archivado desde el original el 9 de septiembre de 2007. 
  4. Warwick, Graham (21 de mayo de 2007). Flight International, ed. . Archivado desde el original el 23 de mayo de 2007. 

Véase también

Enlaces externos

En inglés
  • ("El fuselaje ala combinado"), NASA facts.
  • ‘Blended wing’ craft passes wind-tunnel tests ("Nave de 'ala combinada' pasa las pruebas del túnel de viento"), servicio de noticias de NewScientist.com, 14 de noviembre de 2005.
  • How design of SAX-40 aircraft reduces noise and improves efficiency ("Cómo el diseño de la aeronave SAX-40 reduce el ruido y mejora la eficiencia"), en el sitio web de la BBC.
  • Progreso del pequeño avión BWB Wingco Atlantica
  • Foto del prototipo de aeronave Atlantica, en el sitio web www.airliners.net, julio de 2004.
  • Truth or fiction ("Verdad o ficción") sobre el rumor de que el futuro Boeing 797 sería una aeronave de fuselaje integrado
  • Blended wing body, HAW Hamburgo
  • Composición fotorrealista de hipotético avión de fuselaje integrado carreteando en un aeropuerto
  •   Datos: Q883757

Julio 30, 2023
fuselaje, integrado, concepto, fuselaje, integrado, integrada, inglés, blended, wing, body, literalmente, cuerpo, fuselaje, mezclados, refiere, diseño, alternativo, aeronave, incorpora, elementos, tanto, aviones, tradicionales, fuselaje, alares, como, más, exó. El concepto de fuselaje integrado o de ala integrada en ingles Blended Wing Body o BWB literalmente cuerpo fuselaje y ala mezclados se refiere a un diseno alternativo de aeronave que incorpora elementos tanto de los aviones tradicionales fuselaje alares como de las mas exoticas alas volantes Modelo de avion de fuselaje integrado de la NASA generado por computadora Prototipo del BWB de la NASA estaticamente dispuesto en un tunel de viento Indice 1 Generalidades 2 Algunas de sus ventajas potenciales 3 Algunas de sus posibles desventajas 4 Referencias 5 Vease tambien 6 Enlaces externosGeneralidades EditarLas ventajas de este cambio radical de diseno estriban en una mayor superficie interna aprovechable a la vez que en mas eficiencia de sustentacion ya que en esta configuracion el peso muerto del fuselaje desaparece fundiendose con el ala Con respecto a esto ultimo el hecho de que las alas esten suavemente fundidas con el fuselaje hacen que la aeronave como un todo contribuya a generar fuerza de elevacion derivando en una potencial mayor eficiencia en el consumo de combustible Otra de las grandes ventajas de un eventual diseno de fuselaje integrado estriba en que en un tamano no mayor que los mas grandes aviones actuales podria acomodar hasta unos 800 o incluso 1000 pasajeros En realidad la idea detras de este diseno no es novedosa Ya en 1976 la NASA junto a Lockheed en la actualidad Lockheed Martin habian imaginado y concebido los por ellos denominados span loaders algo asi como cargueros alares literalmente traducidos como de envergadura gigantescos aviones que podrian hipoteticamente transportar carga dentro de sus gruesas alas mas alla de solo combustible Estas hipoteticas aeronaves tendrian un peso maximo al despegue en ingles MTOW 1 de hasta nada menos que unas 1 600 toneladas es decir 4 veces mas que un Boeing 747 y mas de 2 5 veces mas que un Airbus A380 y que un Antonov An 225 Por su parte en febrero de 1987 el entonces vicepresidente del consorcio aeronautico europeo Airbus Industrie Adam Brown habia mencionado la idea de fusionar el fuselaje y las alas de un avion relativamente mediano de la empresa el A310 para asi poder acomodar mas pasajeros 2 Los disenos de alas voladoras o de alas volantes se caracterizan por la ausencia de un fuselaje separado o independiente de las alas ya que aquel se encuentra fundido con estas No obstante suelen distinguirse una clara protuberancia en el centro de la aeronave y excepcionalmente en los disenos aun mas radicales dos bultos fuseliformes adicionales uno ubicado simetricamente a cada lado de aquella Una temprana aeronave que exhibia caracteristicas dignas de un fuselaje integrado era la Junkers G 38 que volo por primera vez en 1929 Este por momentos jumbo de su epoca podia acomodar hasta a 34 pasajeros seis de los cuales viajaban dentro de sus gruesas alas En comparacion un avion de pasajeros contemporanea de el como el Ford Trimotor solo podia transportar a 9 pasajeros en su tradicional configuracion de fuselaje en forma de caja y alas adosadas al mismo Otra maquina de similares caracteristicas era el Burnelli CBY 3 Sin embargo este poseia un empenaje con una cola bideriva para garantizar una mayor estabilidad en vuelo Es decir no rompia del todo con el concepto tradicional de ala y fuselaje diferenciados Por su parte y de alguna manera el bombardero furtivo B 2 Spirit es un diseno que se encuentra entre el clasico concepto de un ala voladora y un BWB o avion de fuselaje integrado Aunque usualmente se lo clasifica como un ala volante ya que las secciones protuberantes de su fuselaje no son mucho mas grandes que la forma subyacente de su ala de murcielago Durante los ultimos anos tanto la agencia aeroespacial estadounidense la NASA como la Boeing Aircraft Corporation han estado investigando sobre un eventual avion de pasajeros futuro basado en un revolucionario diseno BWB bajo la todavia denominacion generica de X 48 3 Los estudios realizados sobre esta aeronave BWB sugieren que podria transportar a entre 450 y 800 pasajeros y que obtendria un ahorro de combustible de hasta un 20 comparado con los aviones convencionales cuyo diseno basico no ha variado demasiado desde mediados de la decada de 1950 La NASA en particular desarrollo un modelo a escala a control remoto de solo unos 6 4 metros de envergadura que probo durante el ano 2000 La investigacion en cuestion estuvo enfocada en establecer los datos basicos relacionados con las capacidades de elevacion asi como a la estabilidad inherentes a un diseno de fuselaje integrado Algunas de sus ventajas potenciales EditarGran capacidad de transporte del orden de los 800 pasajeros en un avion que no seria necesariamente mas grande que las mayores aeronaves actuales y que entraria en una hipotetica caja de unos 80 m x 80 m x 20 25 m largo ancho y alto De esa manera los aeropuertos actuales no deberian sufrir muchos cambios mas alla tal vez en las terminales o dedos de embarque que pudieran precisar de algunas optimizaciones para poder manejar el eventual mayor flujo de personas y de carga Mejora en el rendimiento del combustible por pasajeros y cargamento transportados Impacto de sonido reducido si se colocan los motores por encima de las alas lo que de hecho se ha realizado en todos los modelos conceptuales desarrollados El posicionamiento de los motores encima de las alas en la parte superior trasera del motor haria que el empuje se concentrara en una sola parte lo que implicaria mejor empuje al momento de despegar Como el diseno que requiere consiste en que el fuselaje se combine con las alas haria que el fuselaje actue como parte del ala lo que haria que el aire fluya de manera mas efectiva mejorando el rendimiento de la aeronave aumentando en mas de un 80 su eficiencia incluso con las dimensiones que poseeria El diseno que posee haria que el peso estuviera mucho mejor distribuido haciendo que su maniobrabilidad fuera mas sencilla Como el aire fluye mas facil por el fuselaje eso junto con las alargadas dimensiones horizontales harian que el avion se viera poco afectado por los efectos climaticos como la lluvia y las turbulencias durante el vuelo y ademas el facil y sencillo flujo de aire incluso en contra haria que fuera silencioso por dentro y poco si se oye desde fuera a distancia A pesar de que su diseno impediria la iluminacion natural a los pasajeros que se encuentren mas atras o en el centro de la aeronave se podrian aplicar sistemas avanzados con efectos de iluminacion natural Su seccion inferior de forma ovalada permitiria que el avion pudiera amerizar o hasta incluso adaptarlo para prestar servicio de uso anfibio tanto en tierra como en agua y no se veria afectado funcionalmente ya que el peso esta correctamente distribuido y la ubicacion superior de los motores impediria danos en su operabilidad Capacidad notablemente incrementada como carguero civil o militar estrategico 4 Asimismo la Fuerza Aerea estadounidense lo podria utilizar como posible avion cisterna Mejora del peso estructural Algunas de sus posibles desventajas EditarA pesar de las ventajas fundamentales ofrecidas por este revolucionario modelo tambien presenta algunos inconvenientes asi como algunos efectos colaterales negativos Diseno tal vez demasiado radical que no atraeria mas que a algunas aerolineas como potenciales compradoras por lo que la recuperacion de la gran inversion inicial necesaria probablemente no seria factible incluso en el largo plazo Factor psicologico A muchos pasajeros probablemente no les gustaria la idea de viajar sentados sobre las alas Necesita de un tamano critico minimo relativamente grande para que las alas tengan el grosor necesario que permita alojar o transportar pasajeros y eventualmente carga dentro de ellas Intimamente relacionado con el punto anterior no parece existir un mercado potencial grande para aviones de una capacidad mayor a las 500 550 plazas como lo demuestran los solo poco menos de 240 pedidos del A380 que ha estado recibiendo Airbus Industrie desde el lanzamiento oficial de su entonces desarrollo a fines del ano 2000 Usualmente se necesitan entre 200 250 pedidos de compra solamente para recuperar los cientos o incluso miles de millones de dolares o euros invertidos en el desarrollo de una nueva aeronave comercial Por lo tanto levantar la apuesta hasta los 800 pasajeros podria o pareceria ser demasiado arriesgado por lo menos en el futuro cercano El implicito del diseno hace que la carga y los pasajeros tiendan a estar ubicados excentricamente es decir hacia afuera del centro de la aeronave Por lo que ademas de adquirir importancia adicional el hecho de buscar el punto de equilibrio los pasajeros situados cerca de las puntas o extremos alares sufririan en mayor medida los efectos de las subidas y bajadas durante el vuelo Posibilidad virtualmente nula de instalar ventanas en los compartimientos para pasajeros mas alla de los extremos laterales y eventualmente empotradas como parte de la mismisima estructura del borde de ataque de las alas Incremento del peso y de la complejidad estructural debido al diseno de mantarraya de una aeronave de fuselaje integrado el cual hace que su seccion transversal sea menos eficiente que la de los aviones convencionales frente a la presion del aire exterior Menor eficiencia que los aviones convencionales frente a la presion del aire exterior Su diseno horizontal lo haria muy inaccesible para mas del 80 de los aeropuertos mundiales problema que se ve actualmente con el Airbus A380 Referencias Editar Sigla correspondiente a Maximum Take Off Weight Sergio Brosselin Mil pasajeros a 1000 kilometros por hora en la revista Conocer la vida y el universo numero 109 Grupo editorial Zeta agosto de 1992 Boeing ed 4 de mayo de 2006 Boeing Phantom Works to lead research on X 48B blended wing body concept La division Phantom Works de la Boeing analoga a la Skunk Works de Lockheed Martin lidera la investigacion sobre el concepto de ala y fuselaje combinados de 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