Un cuerpo de ala combinada ( BWB ), también conocido como cuerpo combinado o cuerpo de ala híbrido ( HWB ), es un avión de ala fija que no tiene una línea divisoria clara entre las alas y el cuerpo principal de la nave. [1] La aeronave tiene distintas estructuras de alas y carrocería, que se mezclan suavemente sin una línea divisoria clara. [2] Esto contrasta con un ala volante , que no tiene un fuselaje definido , y un cuerpo de elevación , que no tiene alas distintas . Un diseño BWB puede ser sin cola o no .
La principal ventaja del BWB es reducir el área mojada y el arrastre de forma que lo acompaña asociado con una unión ala-cuerpo convencional. También se le puede dar un cuerpo ancho en forma de perfil aerodinámico , lo que permite que toda la nave genere sustentación y, por lo tanto, reduzca el tamaño y la resistencia de las alas.
La configuración BWB se utiliza tanto para aviones como para planeadores submarinos .
Historia
A principios de la década de 1920, Nicolas Woyevodsky desarrolló una teoría del BWB y, tras las pruebas en el túnel de viento, se construyó el Westland Dreadnought . Se detuvo en su primer vuelo en 1924, hiriendo gravemente al piloto y el proyecto fue cancelado. La idea se propuso nuevamente a principios de la década de 1940 para un proyecto de avión de pasajeros Miles M.26 y el prototipo de investigación Miles M.30 "X Minor" se construyó para investigarlo. El interceptor prototipo McDonnell XP-67 también voló en 1944 pero no cumplió con las expectativas.
La NASA volvió al concepto en la década de 1990 con un modelo estabilizado artificialmente de 17 pies (5,2 m) (escala del 6%) llamado BWB-17, construido por la Universidad de Stanford , que voló en 1997 y mostró buenas cualidades de manejo. [3] : 16 A partir de 2000, la NASA pasó a desarrollar un modelo de investigación controlado a distancia con una envergadura de 21 pies (6,4 m).
La NASA también ha explorado conjuntamente diseños BWB para el vehículo aéreo no tripulado Boeing X-48 . [4] Los estudios sugirieron que un avión BWB que transportara de 450 a 800 pasajeros podría lograr ahorros de combustible de más del 20 por ciento. [3] : 21
Airbus está estudiando un diseño BWB como posible reemplazo para la familia A320neo . Un modelo a subescala voló por primera vez en junio de 2019 como parte del programa MAVERIC (Model Aircraft for Validation and Experimentation of Robust Innovative Controls), que Airbus espera que ayude a reducir las emisiones de CO 2 hasta en un 50% en relación con 2005. niveles. [5]
Caracteristicas
La forma BWB minimiza el área total mojada, el área de la superficie de la piel de la aeronave, reduciendo así el arrastre de la piel al mínimo. También crea un engrosamiento del área de la raíz del ala, lo que permite una estructura más eficiente y un peso reducido en comparación con una embarcación convencional. La NASA también planea integrar motores a reacción de relación Ultra High Bypass (UHB) con el cuerpo del ala híbrida. [6]
Los amplios espacios interiores creados por la mezcla plantean nuevos desafíos estructurales. La NASA ha estado estudiando el revestimiento compuesto de fibra de carbono de tejido cosido revestido de espuma para crear un espacio de cabina ininterrumpido. [7]
Un fuselaje tubular convencional transporta el 12-13% de la sustentación total en comparación con el 31-43% que transporta el cuerpo central en un BWB, donde una configuración intermedia de fuselaje de elevación más adecuada para aviones de pasajeros de tamaño estrecho llevaría entre un 25% y un 32% para un 6.1%. - Aumento del 8,2% en la eficiencia del combustible . [8]
Ventajas potenciales
- Ventajas significativas de carga útil en el transporte aéreo estratégico , flete aéreo , [9] y de reabastecimiento en vuelo papeles
- Mayor eficiencia de combustible : 10,9% mejor que un avión de fuselaje ancho convencional , [8] a más del 20% que un avión convencional comparable. [10]
- Menor ruido: las simulaciones de audio de la NASA muestran una reducción de 15 dB en los aviones de clase Boeing 777 , [11] mientras que otros estudios muestran una reducción de 22 a 42 dB por debajo del nivel de la Etapa 4 , según la configuración. [1]
Posibles desventajas
- Evacuar un BWB en caso de emergencia podría ser un desafío. Debido a la forma del avión, la disposición de los asientos sería de estilo teatro en lugar de tubular. Esto impone límites inherentes al número de puertas de salida. [12] [13]
- Se ha sugerido que los interiores de los BWB no tendrían ventanas, [14] información más reciente muestra que las ventanas pueden estar ubicadas de manera diferente pero implican las mismas penalizaciones de peso que un avión convencional. [15]
- Se ha sugerido que los pasajeros en los bordes de la cabina pueden sentirse incómodos durante el alabeo [14]; sin embargo, los pasajeros de grandes aviones convencionales como el 777 son igualmente susceptibles al alabeo. [15]
- La caja de alas central debe ser alta para usarse como cabina de pasajeros, lo que requiere una envergadura de ala más grande para equilibrarse. [dieciséis]
- Un BWB tiene más peso vacío para una carga útil determinada y puede que no sea económico para misiones cortas de alrededor de cuatro horas o menos. [dieciséis]
- Una envergadura de ala más grande puede ser incompatible con alguna infraestructura aeroportuaria, requiriendo alas plegables similares al Boeing777X .
- Es más caro modificar el diseño para crear variantes de diferentes tamaños en comparación con un fuselaje y un ala convencionales que se pueden estirar o encoger fácilmente. [dieciséis]
Lista de aviones con cuerpo de ala combinada
Tipo | País | Clase | Papel | Fecha | Estado | No. | Notas |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Airbus Maveric | UE | UAV | Experimental | 2019 | Prototipo | 1 | [17] [18] |
Boeing X-45 | EE.UU | UAV | Experimental | 2002 | Prototipo | 2 | |
Boeing X-48 (C) | EE.UU | UAV | Experimental | 2013 | Prototipo | 2 | Dos motores |
Boeing X-48 (B) | EE.UU | UAV | Experimental | 2007 | Prototipo | 2 | Tres motores |
Lockheed A-12 , M-21 y YF-12 | nosotros | Chorro | Reconocimiento | 1962 | producción | 18 | YF-12 fue un interceptor prototipo |
Lockheed SR-71 Blackbird | nosotros | Chorro | Reconocimiento | 1964 | producción | 32 | |
Murciélago Northrop Grumman | nosotros | Prop / eléctrico | Reconocimiento | 2006 | producción | 10 | |
McDonnell XP-67 | EE.UU | Hélice | Combatiente | 1944 | Prototipo | 1 | Perfil aerodinámico mantenido en todo momento. |
Millas M.30 | Reino Unido | Hélice | Experimental | 1942 | Prototipo | 1 | |
Lancer Rockwell B-1 | EE.UU | Chorro | Bombardeo | 1974 | Producción | 104 | Ala de barrido variable |
Tupolev Tu-160 | URSS | Chorro | Bombardeo | 1981 | Producción | 36 | Ala de barrido variable |
Tupolev Tu-404 | Rusia | Hélice | Avión de línea | 1991 | Proyecto | 0 | Una de las dos alternativas estudiadas |
Acorazado de Westland | Reino Unido | Hélice | Transporte | 1924 | Prototipo | 1 | Avión de correo. Perfil aerodinámico mantenido en todo momento. |
En la cultura popular
Arte conceptual de ciencia popular
En la edición de noviembre de 2003 de la revista Popular Science apareció una foto conceptual de un avión comercial con cuerpo de ala combinada . [19] Los artistas Neill Blomkamp y Simon van de Lagemaat de The Embassy Visual Effects crearon la foto para la revista utilizando software de gráficos por computadora para representar el futuro de la aviación y los viajes aéreos. [20] En 2006, la imagen se usó en un correo electrónico engañoso que afirmaba que Boeing había desarrollado un avión de pasajeros de 1000 pasajeros (el "Boeing 797") con un "diseño radical de ala combinada" y Boeing refutó la afirmación. [21] [22] [23]
Ver también
- Aurora D8
- Jet volador-V
- Lista de alas voladoras
- Cuerpo de elevación
- Iniciativa de aeronaves silenciosas , un estudio de BWB
Referencias
- ↑ a b Russell H. Thomas, Casey L. Burley y Erik D. Olson (2010). "Evaluación de ruido del sistema de avión de cuerpo de ala híbrida con experimentos aeroacústicos de fuselaje de propulsión" (PDF) . Consultado el 26 de enero de 2013 . Presentación archivada el 16 de mayo de 2013 en la Wayback Machine.
- ^ Grúa, Dale. Diccionario de términos aeronáuticos, tercera edición . Newcastle, Washington: Suministros y académicos de aviación, 1997. ISBN 1-56027-287-2 . pag. 224.
- ^ a b Liebeck, RH (enero-febrero de 2004). "Diseño del transporte subsónico de cuerpo de ala combinada" . Diario de aviones . 41 (1): 10–25. doi : 10,2514 / 1,9084 .
- ^ "Un vuelo hacia el futuro". Archivado el 4 de diciembre de 2012 en Wayback Machine Boeing , el 7 de agosto de 2012 Recuperado: 23 de noviembre de 2012.
- ^ Reim, Garrett (11 de febrero de 2020). "Airbus estudia los diseños de aviones de pasajeros de alas mixtas para reducir el consumo de combustible" . Vuelo global .
- ^ Michael Braukus / Kathy Barnstorff (7 de enero de 2013). "Investigación de la aviación verde de la NASA acelera en segunda marcha" . NASA . Consultado el 26 de enero de 2013 .
- ^ Bullis, Kevin (24 de enero de 2013). "La NASA ha demostrado un gran avance en la fabricación que permitirá ampliar la escala de los aviones de ala híbrida" . Revisión de tecnología del MIT .
- ^ a b Graham Warwick (22 de agosto de 2016). "Encontrar diseños ultraeficientes para aviones de pasajeros más pequeños" . Semana de la aviación y tecnología espacial .
- ^ Warwick, Graham. "Boeing trabaja con aerolíneas en cargueros comerciales de cuerpo de ala combinada". Flight International , 21 de mayo de 2007.
- ^ "NASA - Hoja de datos del cuerpo de ala combinada" . www.nasa.gov . Consultado el 17 de mayo de 2021 .
- ^ Warwick, Graham (12 de enero de 2013). "Escuche esto - ¡El BWB es silencioso!" . Semana de la aviación .
- ^ ER Galea; L. Filippidis; Z. Wang; PJ Lawrence; J. Ewer (2011). "Análisis de evacuación de configuraciones de aeronaves con cuerpo de ala combinada de más de 1000 asientos: simulaciones por computadora y experimento de evacuación a gran escala". Dinámica de peatones y evacuación . págs. 151–61. doi : 10.1007 / 978-1-4419-9725-8_14 . ISBN 978-1-4419-9724-1.
- ^ Galea, Ed. "Análisis de evacuación de configuraciones de aeronaves de cuerpo de ala combinada de más de 1000 asientos" . evacmod.net (video) . Consultado el 25 de agosto de 2015 .
- ^ a b "Boeing no convence por el diseño de aviones de ala combinada" . Institución de Ingenieros Mecánicos . 16 de junio de 2015.
- ^ a b Page, Mark (14 de septiembre de 2018). "DISRUPCIÓN DE AVIÓN DE PASILLO ÚNICO CON UN CUERPO DE ALAS MIXTAS DE UNA SOLA CUBIERTA" (PDF) . icas.org .
- ^ a b c "No busque aviones comerciales BWB en el corto plazo, dice el jefe de futuros aviones de Boeing" . Noticias de Leeham . 3 de abril de 2018.
- ^ "Airbus revela su demostrador de aviones de ala combinada" , Airbus, 11 de febrero de 2020. (Consultado el 18 de febrero de 2020).
- ^ Caroline Delbert; "¿Algún día volaremos en este avión de 'ala combinada'? Airbus construyó un prototipo para averiguarlo" , Popular Mechanics, 13 de febrero de 2020. (Consultado el 18 de febrero de 2020).
- ^ "Futuro del vuelo". Popular Science, noviembre de 2003.
- ^ "Vuelo futuro: una galería del próximo siglo en la aviación". PopSci.com, 15 de octubre de 2003. Recuperado: 22 de noviembre de 2012.
- ^ "¡Nuevo Boeing 797 Giant" Blended Wing "Passenger Airliner-Fiction!" . TruthOrFiction.com . 17 de marzo de 2015.
- ^ Christensen, Brett M. "Boeing 797 Hoax" Hoax-Slayer, 19 de abril de 2012. Consultado el 22 de noviembre de 2012.
- ^ Baseler, Randy. "Correo aéreo". Boeing blogs: Randy's Journal, 1 de noviembre de 2006. Consultado el 22 de noviembre de 2012.
Otras lecturas
- Al Bowers (16 de septiembre de 2000). "Blended-wing-body: Desafíos de diseño para el siglo XXI" . El ala es la cosa .
- V. Mukhopadhyay, NASA Langley (abril de 2005). "Diseño estructural del fuselaje de cuerpo de ala combinada (BWB) para la reducción de peso" (PDF) . Conferencia AIAA .
- " La nave de 'ala combinada' pasa las pruebas del túnel de viento" . Nuevo científico . 14 de noviembre de 2005.
- " ' Aviones silenciosos': cómo funciona" . BBC. 6 de noviembre de 2006.
- R. Vos, FJJMM Geuskens, MFM Hoogreef, TU Delft (abril de 2012). "Un nuevo concepto de diseño estructural para cabinas de cuerpo de ala combinada" . Conferencia AIAA .Mantenimiento de CS1: utiliza el parámetro de autores ( enlace )
- Universidad de Cranfield (4 de mayo de 2012). "Un concepto de cuerpo de ala combinada" - vía youtube.
- "Aspectos destacados de X-48" . NASA. 18 de abril de 2013.
- Jörg Fuchte, Till Pfeiffer, Pier Davide Ciampa, Björn Nagel, Volker Gollnick, DLR (septiembre de 2014). "Optimización del espacio de ingresos de un cuerpo de ala combinada" (PDF) . Congreso del Consejo Internacional de Ciencias Aeronáuticas .Mantenimiento de CS1: utiliza el parámetro de autores ( enlace )