Sobre los winglets:
Los winglets son uno de los ejemplos más exitosos de la innovación aeronáutica de la NASA que se utiliza en todo el mundo en todo tipo de aeronaves.
Desde la década de 1970, cuando el precio del combustible de aviación comenzó a subir vertiginosamente, las aerolíneas y los fabricantes de aeronaves han buscado muchas formas de mejorar la eficiencia operativa de sus aeronaves.
Los winglets se han convertido en una de las tecnologías de ahorro de combustible más visibles de la industria, y su uso continúa expandiéndose.
Los winglets aumentan la eficiencia operativa de una aeronave al reducir lo que se denomina arrastre inducido en las puntas de las alas.
El programa de prueba de winglet realizado en el Dryden Flight Research Center en 1979-1980 siguió a varios años de pruebas en túnel de viento y estudios analíticos realizados por el Dr. Richard Whitcomb en NASA Langley.
Whitcomb había estudiado el concepto original de winglet desarrollado por F.W. Lancaster a fines del siglo XIX.
El concepto patentado de Lancaster decía que
una superficie vertical en la punta del ala reduciría la resistencia.
Whitcomb llevó ese concepto un paso más allá al hacer de la superficie vertical una superficie aerodinámica refinada que reduce la resistencia al interactuar con la circulación del flujo de aire de la punta del ala y el vórtice.
Los estudios en Langley también incluyeron pruebas de un modelo DC-10 en un túnel de viento que mostraron que las aletas del modelo redujeron la resistencia general en un 5% en comparación con el modelo sin los dispositivos.
Estas pruebas fueron seguidas por un estudio de ingeniería de Boeing en un 747 con winglets y una predicción de que resultaría en una reducción de la resistencia del 4%.
Estas conclusiones positivas, junto con el trabajo de Whitcomb, llevaron a la USAF a considerar la posible instalación de winglets en los aviones de transporte KC-135 y C-141.
El programa de prueba de vuelo del winglet reunió a la NASA, USAF y Boeing, que comenzaron el esfuerzo con estudios de configuración y trabajo contractual para diseñar y fabricar los artículos de prueba que medían 9 pies de alto y 6 pies de ancho en la base.
Los estudios del túnel de viento se llevaron a cabo en Langley, donde los investigadores probaron los modelos de aletas a varias velocidades del aire y también en una variedad de configuraciones de aletas y alerones para validar el trabajo de diseño.
Los resultados del túnel de viento predijeron una reducción de la resistencia aerodinámica del 6% en el avión de prueba equipado con winglet.
La USAF proporcionó el avión de prueba KC-135.
Fue entregado a Dryden a fines de 1977 para la instalación de sensores y registradores que obtendrían datos de rendimiento en vuelo.
Los winglets y los paneles exteriores modificados del ala del avión de prueba llegaron a Dryden desde Boeing en mayo de 1979, estableciendo un período de instalación y verificación que culminó con el primer vuelo de prueba del programa el 24 de julio de 1979.
Durante el programa de prueba de 48 vuelos, los winglets, diseñados con un perfil aerodinámico de uso general que permaneció igual desde la raíz hasta la punta, se pudieron ajustar a siete ángulos de inclinación e incidencia diferentes para brindar a los investigadores una imagen amplia de su desempeño en un variedad de condiciones de vuelo.
Las principales áreas de estudio durante el programa fueron las cargas aerodinámicas en los alerones, distribución de la presión del aire sobre sus superficies, cómo afectaron la estabilidad y el control de la aeronave de prueba, susceptibilidad a sacudidas y aleteo, y reducción de arrastre.
Las condiciones de vuelo en las que se obtuvieron los datos de prueba incluyeron una velocidad de crucero de aproximadamente 500 mph a altitudes de 30 mil a 35 mil pies, maniobras de push over y pull up, deslizamientos laterales en estado estacionario con la nariz tanto a la izquierda como a la derecha, giros y ladeos acelerados, y golpes de profundidad, timón y alerón para establecer condiciones de aleteo y sacudidas.
Durante estas condiciones de prueba, la aeronave se manejó y se comportó según lo previsto y esperado.
Entre los siete ángulos de inclinación e incidencia probados, la combinación que produjo los mejores resultados fue un ángulo de inclinación de 15 grados y un ángulo de incidencia de menos 4 grados.
Los resultados de las pruebas coincidieron estrechamente con las predicciones originales de Whitcomb y los datos producidos en los estudios del túnel de viento previos al vuelo:
los winglets del avión de prueba KC-135 aumentaron su tasa de consumo de combustible en un 6,5 %, mejor que el 6 % proyectado por los estudios del túnel de viento.
Las formas y tamaños de los winglets, y los ángulos en los que se montan con respecto a las alas principales, difieren entre los muchos tipos y tamaños de aviones producidos, pero todos representan una eficiencia mejorada.
En toda la industria de la aviación, los winglets son responsables del aumento de las tasas de kilometraje hasta en un 7%.
Los resultados positivos del programa de prueba conjunto de la NASA, USAF y Boeing no se limitan a informes en papel.
Los resultados se pueden ver en las alas de los aviones, que entran y salen de los aeropuertos de todo el mundo.
Saludos.
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