martes, 21 de febrero de 2012

Aviones Supersónicos: ¿por qué desaparacieron? ¿por qué no una segunda generación?

La tecnología avanza, la mecánica avanza, se dedican millones y millones, y se emplean años y años en conseguirlo. Todo avanza menos la aeronáutica comercial, que parece que retrocediese. Hace ya más de 40 años que despegó la primera aeronave supersónica comercial, el Tu-144. Se llevó a cabo el 31 de diciembre de 1968 cerca de Moscú, dos meses antes que el Concorde al que superaba en velocidad y en capacidad, pero no en autonomía. La aeronave francesa despegó el 2 de marzo de 1969. Esta euforia de nuevas tecnologías en la aviación, avances que en la II Guerra Mundial se creían inalcanzables, duró hasta el 10 de abril de 2003 cuando Air France y British Airways anunciaron al mismo tiempo que retirarían el Concorde a finales de año. ¿Las razones? El bajo número de pasajeros tras el accidente del 25 de julio de 2000, el aumento de los costos del mantenimiento y la caída de los viajes en avión tras el 11 de septiembre de 2001. Así, el último vuelo de este tipo de “súper”aviones fue en Toulouse el 30 de mayo de 2003 entre París y Nueva York en el que Air France realizó su último vuelo comercial.



Sin embargo algunas líneas supersónicas resultaron ser rentables. Claro ejemplo es British Airways, que sacaba veinte millones de libras con sus vueltos Londres-Nueva York y Londres-Barbados. Se dice que el Concorde rompió la barrera del beneficio recuperando mil setecientos millones frente a los mil de inversión. Claro que de esto Air France no se enteraba mucho.  

Este veloz aparato fascinaba a todo aquel que lo veía y volaba en él. Todo el mundo quería romper la barrera del sonido. Todo el mundo hablaba del Concorde. Claro está que esta euforia colectiva que rodeaba a la aeronave supersónica produjo cuantiosos beneficios y prestigio a las compañías y países que operaban con ella. Pero a la espera de una segunda generación de aviones supersónicos de carácter comercial que pudiera solventar las deficiencias y limitaciones de la anterior, ésta no sólo no vino, sino que la URSS retiró el TU-144 del servicio debido a sus deficiencias. La vieja y reducida flota de Concordes de las compañías francesa e inglesa seguía activa, pero ya como una reliquia de las grandezas pasadas. No permitía reducir el coste por economía de escala y producía unos gastos inimaginables debido al mantenimiento que estos aparatos necesitaban por sus ya bien cumplidas horas de vuelo, sabiendo que estas veloces aeronaves tienen menos vida que una subsónica debido al desgaste que produce el vuelo supersónico. Con todos estos gastos e inconvenientes no existían beneficios que pudieran ser reinvertidos en I+D para la expectante segunda generación.

A todo esto en EE.UU. no consiguieron construir un transporte civil supersónico de ninguna clase tras años de trabajo e inversiones que casi acaban con Boeing.

En el estancado estado actual económico y tecnológico hay temas más importantes a tratar que cómo construir una aeronave que vuele a un Mach superior a la unidad. Ésto, sumado a la labor constructiva de este tipo de aviones, que exige importantes inversiones económicas y un plazo de tiempo muy grande para cometer errores y que éstos sean corregidos para prometer rentabilidad, el riesgo empresarial a correr es altísimo.

Así, tal cual estamos, ninguna empresa privada se metería a realizar semejantes inversiones, correr tales riesgos y además sin una plazo determinado de rentabilización. A menos, claro, que disponga del dinero de todos garantizado por el Estado. 
También hay que tener en cuenta que el desarrollo de un motor supersónico y económicamente competitivo (es decir, que gaste poco, su mantenimiento sea moderado y ya que estamos, no contamine mucho) representa un desafío colosal.

Aunque gastan más que un motor subsónico podríamos pensar que son más eficientes por kilómetro recorrido, ya que, como todo el mundo sabe, pueden recorrer más distancia en mucho menos tiempo. Pero en la práctica esto no ocurre así. El gran problema de estos motores radica en dónde se tienen que mover, o mejor dicho, a lo que se tienen que enfrentar: “el aire”. De una forma más técnica: la aerodinámica y el rendimiento aerodinámico. Todo aquello que se mueva por un medio fluido, como puede ser aire, la fuerza de resistencia aerodinámica se opone a su avance. Ésta es directamente proporcional al coeficiente de resistencia aerodinámica Cd, a la densidad del aire y al cuadrado de la velocidad. Esto significa que en cuanto la velocidad aumenta, la resistencia aerodinámica aumenta mucho más, lo que tiene el efecto de frenar el aparato y, con ello, reducir la sustentación. Lo cual nos lleva a volar lo más alto posible para reducir la densidad del aire y diseñar el aparato con un coeficiente de resistencia aerodinámico lo más bajo posible. A esto hay que sumar el paso por la zona transónica, es decir, que entre un Mach 0,8 y 1,2 nuestro Cd puede llegara a ser hasta cuatro veces mayor. Menos mal que luego durante el vuelo supersónico es del orden de un 30% mayor que el Cd del subsónico. Esto nos conduce a diseñar motores con la potencia suficiente para traspasar esta zona transónica, lo que complica aún más el diseño.

Si pensáis que no puede haber más inconvenientes aún quedan un par de ellos, sólo físicos. La temperatura que podía llegar a alcanzar la punta del Concorde en vuelo supersónico era de 127º C y las alas 105º debido al rozamiento del aire y a la compresión del aire. Cosa curiosa es que, debido a esto el Concorde se llegaba a alargar 25 cm en vuelo. Esto nos va restringir los materiales utilizados en su construcción, teniendo que utilizar titanio y aleaciones. El Condorde, además de grande, era pesado y esto significaba que la masa por asiento era de casi el triple que la de otro avión subsónico cualquiera.

El precio por asiento en el Concorde Londres-Nueva York en lo años 90 era de diez mil dólares. Esta cantidad es lo que cobra ahora mismo British Airways por un billete en primera clase en el Boeing 747 .

¿Cuál puede ser la mejor combinación de soluciones a estos problemas? Pues entre muchas otras, lo primero es un cambio de motor  y combustible, y segundo un nuevo diseño aerodinámico. Claro ejemplo es el proyecto liderado por la empresa británica Reaction Engines que pretende construir un avión llamado A2 con un nuevo tipo de motor propulsado con hidrógeno líquido alcanzando una velocidad de 5 veces la del sonido. 

A falta de pegas, existe otro problema a mayores en las aeronaves supersónicas: el estampido sónico, es decir al pasar de subsónico a supersónico. Este fenómeno obligaba al Concorde a acelerar únicamente cuando ya se hallaba sobre el océano, con la consiguiente ralentización de las operaciones y también su encarecimiento, pues los aviones supersónicos vuelan poco eficientemente por debajo de la velocidad del sonido. Por suerte la NASA ya ha logrado reducir este problema a la mitad, y se sabe que ciertas formas del fuselaje producen ondas sonoras que tienden a cancelarse entre sí, con el resultado de ocasionar un estampido mucho más leve o ninguno en absoluto.



Y lo siento mucho, pero no me puedo creer que en mundo como en el que estamos donde se gastan millones y millones de euros en chorradas, como pueden ser los huertos de paneles solares fotovoltaicos (ya haré una entra sobre este tema en un futuro), no haya un mercado, aunque sea a medio largo plazo para reducir la duración de estos larguísimos viajes como son el Londres-Nueva York, Nueva York-Tokyo, Los Angeles-Seúl, San Francisco-Tokio o Hongkong-Seúl y muchos mas que son algunas de las rutas intercontinentales más transitadas y más largas del mundo, que podrían ser mejoradas con una nueva generación de aviones supersónicos.

Pero lo mejor de todo, y atención a esto por favor, es que ni siquiera supone una aventura revolucionaria en el campo de la tecnología y la ingeniería, sino simplemente actualizar, rentabilizar y hacer ecológicamente sostenible algo que ya existía hace décadas y que se usa con normalidad en el ámbito militar.

Datos técnicos y curiosidades:

Los aviones supersónicos son los capaces de viajar a una velocidad mayor que la del sonido. Es fácil reconocer cuando un avión ha pasado de la velocidad del sonido, ya que al momento de pasarla, todas las ondas de sonido que emite en el tiempo se juntan en una onda de choque produciendo un sonido parecido a una explosión o un trueno. La velocidad del sonido en el aire es de 343 m/s (1234.8 km/h). Al pasar de esta velocidad todas las ondas de sonido que sean producidas serán dejadas atrás ya que el avión se mueve a mayor velocidad que éstas, por lo tanto no podrán ser escuchadas por el piloto o cualquier sistema de grabación de sonido.

Durante la segunda guerra mundial, los aviones que volaban a más velocidad se encontraban con que la resistencia del aire era mucho mayor a una velocidad cercana a la del sonido y que crecía conforme se acercaban, por lo que muchos pensaron que era imposible llegar a la velocidad del sonido y que ésta era como una barrera que impediría a cualquier objeto de gran masa (como un avión) volar a mayor velocidad aun con motores de gran potencia. Sin embargo, con la construcción de aviones mas aerodinámicos y el uso combustibles y turbinas mas eficientes se consiguió atravesar la velocidad del sonido muchas veces, por lo que el término “barrera del sonido” dejó de tener mucho sentido.

Después de servir durante la Segunda Guerra Mundial en las Fuerzas Aéreas norteamericanas, Charles Elwood, "Chuck Yeager", se convirtió en piloto de pruebas del ejército, convirtiéndose en el primer piloto en viajar por encima de la velocidad del sonido. Seleccionado para volar en el avión experimental X-1, al que, como a todos los aviones que se le asignaron bautizó como "Glamorous Glennis" en honor a su esposa, Yeager rompió la barrera del sonido el 14 de octubre de 1947, a pesar de volar con dos costillas rotas tras un accidente a caballo, lo que le obligó a usar el palo de una escoba para cerrar la escotilla del avión el día de aquél vuelo que se convertiría en histórico, pero como el mismo piloto aún dice, él nunca tuvo miedo a nada. Esta hazaña es narrada en la película "Elegidos para la gloria", en que se cuenta la historia de los primeros hombres norteamericanos en viajar al espacio.