16/01/2014 - Freno Aerodinámico

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Un diseño simple, poco invasivo y estructuralmente seguro para el avión, ya que no interfiere en el normal desarrollo del vuelo y cuando actúa lo hace sin modificar el comportamiento aerodinámico de la aeronave, son algunas de las características del freno aerodinámico desarrollado por alumnos de la Academia de Ciencias Aeronáuticas, ACA, en el marco del concurso internacional “Fly Your Ideas” de AIRBUS y en donde esta iniciativa obtuvo el segundo lugar. 

Este freno aerodinámico permite recuperar parte de la energía que el avión elimina para poder aterrizar y frenar, y que normalmente se pierde en forma de calor, roce, ruido y esfuerzo mecánico en la estructura del ala. Por lo tanto, en vez de deshacerse de toda la energía que se utiliza para mantenerse en vuelo, con este prototipo se puede recuperar parte de ella, para utilizarla como energía eléctrica o mecánica.

Un avión necesita mucha energía para sustentarse en el aire, lo que se logra gracias a la velocidad con que sus alas surcan la atmósfera. De esta manera, el efecto de la forma de las alas al atravesar el aire a alta velocidad, produce una diferencia de presiones entre las superficies superior e inferior de ellas, empujando las alas hacia arriba. Cuando el avión quiere descender debe disminuir su velocidad y cambiar un poco la forma de sus alas, lo que se consigue con distintas aletas móviles que puede controlar el piloto.

Ahora bien, cuando se requiere disminuir la sustentación y la velocidad en forma rápida, el piloto acciona los llamados “frenos aerodinámicos”, que son aletas que se levantan por sobre y debajo del ala, rompiendo la continuidad del flujo de aire y generando vórtices que quitan energía bruscamente.

En nuestra propuesta se busca que el aire que impacta fuertemente estos frenos aerodinámicos, se aproveche en hacer girar molinetes situados en la base de estas aletas, obteniéndose energía rotatoria que se puede reutilizar para generar electricidad o para aumentar la presión en un circuito hidráulico, por ejemplo.

En lo que se refiere a los beneficios que reporta este diseño de freno aerodinámico, destaca que alivia en parte los esfuerzos mecánicos que se producen en el ala cuando estas aletas se oponen físicamente al viento que circula a altas velocidades sobre ella; a la vez que también permiten utilizar energía que hoy no está disponible.

Se trata de energía que ya fue generada por los motores y cuyo exceso se debe eliminar para volver a tierra y frenar el avión. En este sentido, se trata de energía que se puede simplemente perder o bien se puede recuperar y aprovechar con el uso de este nuevo diseño de freno aerodinámico.

El concepto es similar al de las ruedas de un auto híbrido, donde se recupera la energía del frenado del vehículo como energía eléctrica para ser reutilizada en el mismo auto. En el caso de un avión, los motores proveen suficiente energía para mantener el vuelo; pero podrían estar mayor tiempo apagados en tierra si utilizaran la energía eléctrica generada por nuestro prototipo durante las labores de inspección, carguío y preparación para el vuelo siguiente.

Cabe destacar que la propuesta fue presentada al concurso AIRBUS- FLY por el llamado “Team Cóndor”, integrado por los alumnos de la Academia de Ciencias Aeronáuticas de la USM Nicole Batarce (hoy, estudiante de Ingeniería Civil Mecánica) Javier González y Hans Schuler y su mentor académico, quien escribe. 

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Rodrigo Suárez

Jefe de Investigación y Desarrollo del Centro de Aplicaciones Aeroespaciales de la Academia de Ciencias Aeronáuticas.
Universidad Técnica Federico Santa María
rodrigo.suarez@usm.cl

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