En este post voy a mostrar varias curiosidades relacionadas con la aerodinámica. Todas "vuelan", pero ninguna es un avión o un pájaro.-Empecemos con los ekranoplanos:
El ekranoplano (en ruso: экраноплан) es un vehículo parecido a un avión, aunque está concebido para no salir jamás del área de influencia del efecto suelo (a pocos metros de altitud), donde vuela sobre un colchón de aire de manera similar a como lo haría un aerodeslizador. Su nombre es una derivación de la denominación que recibe en ruso el efecto suelo (экранный эффект)A diferencia de los aviones convencionales que se benefician de una aspiración hacia arriba por efecto de la sustentación, los ekranoplanos utilizan para volar la sobrepresión que se produce delante y debajo de sus alas, que forma un colchón de aire que asegura una cierta sustentación del aparato.
Este tipo de aeronaves fueron concebidas por la Oficina de Estudios Especiales (OKB)-Alexeiev, situada en Nizhny Nóvgorod.Una vez en marcha, el ekranoplano no mantiene ningún contacto con el agua, y es capaz de volar sobre el mar, terrenos nevados o helados e incluso sobre llanuras libres de obstáculos.
En 1950,en pleno apogeo de la guerra fria,el ingeniero Rotislav Evgenievich Alexeiev (Rotislav Alexeiev) que trabajaba en la mejora y perfeccion de las hidroalas de los aviones, idea e inventa un nuevo concepto de aviación. Un avion capaz de volar sobre el agua,o lo que el decia,casi un barco capaz de volar,y no solo sobre el agua.
Tuvo dificultades para conseguir los fondos,como siempre en la union sovietica las trabas que se les ponian a lo científicos que trabajaban para el ejercito eran muy grandes,y se les exigia resultados óptimos en poco tiempo.
Por suerte, Nikita Jrushchov estudió la propuesta y dio luz verde con muchos fondos.
Los estudios fueron múltiples y Alexeiev realizó muchas pruebas con maquetas simulando el aparato y con corrientes de agua artificiales.
Ya en 1966 se fabrica el primer Ekranoplano KM. Los servicios de inteligencia occidentales, incapaces de averiguar la auténtica naturaleza del aparato, dieron en llamar a estos aparatos"Monstruos del Mar Caspio"y de ahí su legendario nombre.
El avión pesaba 550 toneladas,tenia 100 metros de longitud y era capaz de superar los 500 Km/h. Poseia diez turbo reactores que lo elevaban más de 30 centímetros sobre el agua pero no podía elevarse a más de 3 metros por riesgo a estrellarse o a perder la aerodinámica para la cual estaba construido. Podía hacer frente a olas de más de 5 metros sin problema. Estos aviones se usaron como laboratorios cientificos volantes hasta 1980 mas o menos. Sin embargo el KM sufrió un accidente ya que el fuerte viento que habia desestabilizó al aparato, y el piloto, desobedeciendo las indicaciones de pilotaje del ekranoplano que le aconsejaban aproximarse a la superficie del agua, optó por elevarse ya que es lo que se hace en un avion comercial, pero esto era un avion que nada tenia que ver con lo conocido, debido a esto el ekranoplano pierde sustentación y se estrella contra el agua.
Los ensayos posteriores se realizaron con gran éxito.
A principio de los 70 se crearia el mas conocido de todos, la clase Orlyonok o Орлёнок (que en ruso significa la pequeña águila) el proyeto fue apoyado por Dmitri Ustinovy se ordenarian a construir unos 120 aparatos. Era más pequeño pero podia ascender hasta 300 metros de altitud. La mayoria de estos proyectos se suspendieron o dejaron de producirse tras la caida de la URSS,aunque hoy dia hay 4 ekranoplanos en activo A-90 Orlyonok modernizados y uno de la mortifera clase Lun en la base naval de Kaspiysk.
Aqui podemos ver la gráfica de rozamiento y potencia VS velocidad:
La joroba que veis es el rozamiento que se pdroduce cuando el ekranoplano todavia no ha logrado despegar del agua (comportandose como un barco), a partir de ese momento la resistencia disminuye mucho gracias al efecto suelo
-Basado también en el efecto suelo surgió "el tren volador" o Aerotrain:
Cuando conocí los ekranoplanos, pensé en una forma de aplicar el principio físico también en los trenes, para conseguir el medio de trasporte más eficiente y ecológico de la tierra: un tren de efecto suelo. Entonces me puse a investigar y descubrí que (como muchas otras cosas) ya estaba inventado. En Japón lo estan investigando y parece ser que es capaz de funcionar a velocidades muy altas y con un consumo casi tres veces menor a un tren de levitación magnética (MAGLEV):
Dicen que para 2020 tendrán el primer modelo funcional, capaz de trasportar miles de personas al dia a altas velocidades y con un consumo mínimo en comparación a cualquier otro medio de trasporte actual. Ya han hecho pruebas en prototipos a escala, y podemos ver el funcionamiento en videos como éste:
Y por último, os presento a ¡PEZ VOLADOR!:
Se trata de una especie de pez capaz de salir del agua y volar durante medio minuto o más, y alcanzar velocidades de 50Km/h. El record actualmente conocido es de 45 segundos:
Para reducir esta resistencia existen varias posibilidades. Una de ellas es hacer un ala infinitamenta larga, de esta forma nunca se producirian estos torbellinos. Pero como es lógico, esto no se puede hacer; como mucho podemos aumentar la envergadura del ala, pero hasta ciertos límites. Otra forma es añadiendo a los extremos del ala lo que se conoce como winglets:
Pero aun asi no reduciremos lo suficiente esa resistencia. Se habla de que con esos dispositivos podemos reducir el consumo de un avión alrededor de un 4-5%. Sin embargo existe otra forma de reducir (y mucho) esa resistencia: mediante el efecto suelo. Cuando las alas se aproximan al suelo, los torbellinos que se producen empiezan a desaparecer, y lo que es más, la fuerza de sustentación crece al mismo tiempo, por lo que podemos conseguir una elevada sustentación (tanto positiva como negativa, downforce) a cambio de un aumento minusculo en el drag total.
Se puede observar como la sustentación aumenta bruscamente al acercarse al suelo, se forma una especie de colchón de aire debajo del ala que lo empuja fuertemente hacia arriba.
Al estar próximos al suelo, no le damos tiempo a los vórtices a formarse, por lo que por un lado disminuimos la resistencia inducida. Pero por otro lado además aumentamos la sustentación, por lo que gracias a este efecto podemos mejorar en gran manera la relación lift/drag (L/D). De hecho existen "aviones" que se basan en este efecto integramente y vuelan a pocos metros del mar. Se les conoce como Ekranoplanos y los inventaron los rusos:
El piloto fué Niki Lauda, y según comentó más adelante, fué la carrera más fácil que habia realizado, era como si el coche fuera sobre railes...
