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Avión que aterriza como un pájaro (MIT)

por Ariel Palazzesi 28 julio, 2010, 3:16 pm 25 Comments

¿Alguna vez viste cómo aterriza un pájaro? Mientras que un avión de pasajeros solamente es capaz de posarse en tierra de una pieza cuando dispone de una pista que sea cien veces más larga que él mismo, las aves realizan esta maniobra en espacios sumamente reducidos, incluso tan delgados como un alambre. Los científicos del MIT han logrado controlar un pequeño modelo de avión a escala para que realice esa misma maniobra. Si pudiese aplicarse a aeronaves de tamaño real, revolucionarían la industria. ¿Lograrán los aviones aterrizar como los pájaros?

Uno de los problemas más grandes que enfrenta la industria de la aviación es la necesidad de grandes espacios -rectos, despejados y perfectamente nivelados- que se necesitan para que un avión pueda despegar y aterrizar sin que haya que juntar un montón de hierros retorcidos y embolsar algunos cientos de cadáveres. A pesar de que pueden construirse aeronaves capaces de aterrizar y despegar de forma vertical, como los VTOL (del inglés Vertical Take-Off and Landing, o “despegue y aterrizaje vertical”), lo cierto es que esta característica solo se ha puesto en practica pocas veces y siempre en aeronaves pequeñas, como los aviones de combate. Sin embargo, la naturaleza ha resuelto este problema de una forma mucho más elegante: cualquier pájaro es capaz de posarse suavemente en el piso sin necesidad de una “pista” ni nada parecido.

Por supuesto, los pájaros difieren bastante de los aviones. Aunque ambos son capaces de volar, lo cierto es que las aves lo hacen agitando sus alas, mientras que los aviones -la mayoría de ellos- las mantienen siempre en la misma y rígida posición. Pero al momento del aterrizaje, la mayoría de los pájaros se limitan a realizar un planeo muy bien controlado, con las alas quietas. Los aviones, si estuviesen lo suficientemente bien construidos y piloteados, deberían poder hacer algo parecido. Justamente, los investigadores del MIT han trabajado en este problema y puesto a punto un nuevo sistema de control capaz de hacer que un pequeño planeador a escala, como los que utilizan los aeromodelistas, pueda aterrizar sobre algo tan delgado como un alambre, tal como lo hace un periquito. Pero ¿Como es posible?

Todos hemos visto como como aterriza un avión: comienza con una maniobra lenta de descenso, se alinea con la pista, sigue bajando hasta tocar tierra, y mientras se aplican los frenos recorre varios cientos de metros antes de detenerse. Seguramente los pájaros que merodean por los aeropuertos se deben morir de risa viendo una maniobra tan torpe, ya que ellos se limitan a frenar en el aire, y hacer los que generalmente se denomina “entrar en perdida” (“stall”, en inglés). Durante esta maniobra se incrementa súbitamente el ángulo con el que las alas penetran en el aire, provocando una disminución más o menos rápida de la fuerza normal que produce la corriente de aire incidente sobre el perfil aerodinámico. Se trata de una maniobra peligrosa, ya que si el piloto no recupera rápidamente la posición normal, el avión puede “dejar de volar” y caer hacia atrás. Alguna vez, realizando un despegue en un planeador remolcado mediante un torno fijo en tierra, se cortó el cable de acero que hace posible el despegue. Estando a unos 60 o 70 metros de altura y con un ángulo de unos 35 grados el planeador comenzó a caer, o como explicamos antes, “entró en pérdida”. Afortunadamente una maniobra rápida del experimentado piloto hizo que la nariz del planeador bajase rápidamente y logramos aterrizar de una pieza. Pero hay algo seguro: no es una maniobra que nadie en sus cabales quiera hacer con un avión de pasajeros. Sin embargo, los pájaros lo hacen todo el tiempo, así que debería poder hacerse de forma segura. Y eso es lo que lograron en el MIT.

Este equipo, integrado por el profesor asociado del MIT Russ Tedrake y el estudiante Cory Rick, descubrió la forma en que los pájaros aprovechan los vórtices de aire que se crean debajo de sus alas cuando su ángulo es muy pronunciado. El flujo de aire sobre las alas se vuelve turbulento, y se crean verdaderos torbellinos detrás de las alas. Los efectos de estos vórtices son difíciles de predecir, pero no es algo imposible de lograr con un ordenador moderno. Así fur que crearon un modelo informático que les permitió controlar el modelo de planeador lo suficientemente bien como para mantenerlo al limite de la pérdida, sin que llegue a caer. El conjunto de reglas introducidas en el ordenador, sumado a los datos recogidos por los sensores, hicieron que el software fuese capaz de calcular con precisión el grado de desviación que los controles del avión debían compensar en cada momento. Luego de algunos meses de trabajo, lograron que el planeador fuese capaz de imitar la forma de aterrizar utilizada por los periquitos, e incluso que se posase sobre un alambre. Por supuesto, esto no quiere decir que dentro de uno o dos años los aviones “de verdad” estén en condiciones de aterrizar sin usar una larga pista. Durante sus experimentos, el ordenador a cargo utilizaba como guía -entre muchos otros parámetros- imágenes tomadas por cámaras ubicadas en el exterior del avión, y la velocidad de respuesta de un modelo pequeño es mucho mayor que la de una aeronave real. Sin embargo, es posible que dentro de no mucho tiempo algunas de estas técnicas puedan incorporarse a los aviones espía no tripulados, y un poco más tarde, a los aviones ultralivianos o similares.

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