Cuando Richard Whitcomb, de la NASA, descubrió los winglets por primera vez, sugirió que podría esperarse una reducción del cinco por ciento en la resistencia total por su uso. Sin embargo, su efectividad varió ampliamente entre los diferentes tipos de aviones. Se dice que los alerones producen un aumento en la envergadura efectiva igual a aproximadamente dos tercios de la altura del alero. Si el envergadura de un avión es menor de lo ideal, los winglets probablemente producirán una mejora. Si no, no lo harán; de hecho, incluso podrían provocar una pérdida, ya que las alas aumentan el área húmeda y, por lo tanto, arrastran los parásitos.
El Longhorn 28/29 es el primero en incorporar la nueva tecnología “winglet” de la NASA en un avión comercial de producción estándar. En teoría, era un concepto que prometía una mejora de hasta un 26 por ciento en la eficiencia del combustible al reducir la resistencia: los alerones aprovechaban la energía de los complejos patrones de flujo de aire, transformándolos en elevación y empuje hacia adelante, como las velas en un barco. En teoría, eso es. Gates Learjet puso en práctica la teoría, que implicaba una apuesta calculada y bien razonada que todavía era una apuesta. Ningún otro fabricante de aviones había intentado instalar winglets en un avión de producción, pero Gates Learjet hizo exactamente eso.
El resultado fue un jet de negocios que cumplió con las demandas del entorno de estrés energético mundial, y al aceptar el riesgo, los ingenieros de Learjet sacaron el concepto de aletas de los tableros de dibujo y de los túneles de viento.
Winglets siguen al líder
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Su éxito conllevó la inevitable penalización de “seguir al líder”: Gulfstream American en su nuevo GIII (costó varias veces más que un Learjet), el jet de negocios Westwind II de Israel y Rockwell. El vuelo de la Fuerza Aérea de los EE. UU. Probó un camión cisterna KC-135 (707) modificado equipado con aletas para determinar la viabilidad de actualizar toda la flota KC-135 para ahorrar millones de galones de combustible al año.
¿Por qué hay tanta variación en el tamaño, forma y ubicación de las aletas? ¿No hay un diseño óptimo?
El artículo original de Whitcomb de la NASA sobre los winglets sí informó una inclinación óptima (levemente hacia afuera) y una incidencia (levemente hacia adentro), así como también incluyó una pequeña superficie descendente proyectada complementaria cerca del borde de ataque. En la práctica, los diseñadores han variado la forma, la inclinación y la posición de las aletas, y prescindieron de la pequeña superficie descendente, y descubrieron que las desviaciones de lo “óptimo” por razones estructurales o de otro tipo no implican pérdidas significativas de eficacia. Además, algunos winglets son artilugios de diseño y están optimizados, de forma inescrutable, por los departamentos de marketing de los fabricantes de aviones.
Por consideraciones puramente aerodinámicas, una aleta puede estar arriba o debajo de un ala o ambas, o, en realidad, puede ser horizontal, una extensión de tramo simple.
La ventaja de una aleta vertical sobre un aumento de envergadura es que la estructura del ala siente mucho menos estrés de lo que lo haría con una extensión recta.
Además, puedes ver una aleta vertical; y la contribución de los winglets en algunos casos es poco más que un aire comercial de frescura.
Cuando Richard Whitcomb, de la NASA Langley, propuso por primera vez el concepto de aleta, con la invención de la cual se le atribuye, imaginó una pequeña aleta o “diente” que se proyecta hacia abajo cerca del borde delantero del ala y una más grande que se proyecta hacia arriba detrás de ella. Los bordes delantero y trasero de la aleta de popa se desplazarían hacia atrás con respecto a los del ala. Las intersecciones eran afiladas, y el desplazamiento en popa tenía la intención de reducir la resistencia a la interferencia al alejar el grosor máximo de la aleta del grosor máximo del ala.
Aviation Partners, la firma de Seattle que proporciona “alerones mezclados” para Gulfstreams y para varios Boeings, incluido el BBJ, utiliza una transición curva entre ala y aleta. Aparentemente no ha encontrado que la interferencia sea un problema, y construye sus puntas de las alas sin ningún desplazamiento acorde.
Los winglets en los aviones Airbus son particularmente desconcertantes. Son demasiado pequeños para ser verdaderos winglets, y además parecen tener una forma de cuña en lugar de un perfil aerodinámico. Tal vez son realmente generadores de vórtices que funcionan de alguna manera para reducir la intensidad del vórtice de la punta principal. Inevitablemente, los aviones crean una perturbación a medida que se mueven por el aire; reducir la resistencia significa reducir la magnitud de esa perturbación.
Gran parte de la energía que queda en la estela de un avión está en los vórtices de punta que giran rápidamente.
Es bien sabido que los vórtices se pueden debilitar separándolos más, es decir, aumentando la envergadura.
Pero sigue habiendo una convicción de que debe haber algún método definitivo para domar los vórtices de las puntas sin cambiar el lapso.
Todos estos tratamientos de punta son hitos en la búsqueda aún no concluida de ese método. Su diversidad de formas sugiere que todavía estamos lejos de la respuesta.