¿Podría volar un avión con los rotores Flettner?

El otro día leí un estupendo artículo de Francisco Escartí en el que hablaba de los rotores Flettner y en el que el autor se preguntaba por qué no se ha construido ningún avión con este sistema. Anton Flettner fue un ingeniero aeronáutico Alemán que desarrollo muchas ideas interesantes.

Anton Flettner

Una gran cantidad de estas fueron puestas en práctica años más tarde y hoy en día se pueden ver instaladas en muchas aeronaves y también barcos. Flettner ayudo al esfuerzo bélico alemán durante la II Guerra Mundial y al finalizar la contienda fue integrado en el programa "paper clip", por medio del cual los norteamericanos se llevarían a los Estados Unidos la mayoría de los cerebros Alemanes, entre ellos el,propio Flettner y el archiconocido Von Braun. Los famosos trim tab y servo-tab de las superficies de control son cosa suya. Se habla de estos dispositivos en esta entrada. Los rotores de Flettner fueron instalados en barcos y funcionan basándose en el principio de Bernouilli y el efecto Magnus.

¿Qué es el efecto Magnus? ¿Has visto en el fútbol como un balón lanzado en falta directa describe un giro extraño en su trayectoria? Pues entonces has visto el efecto Magnus en acción. Se puede ver en el vídeo (en inglés pero se entiende bien lo esencial)

Flettner consiguió que su barco Baden-Baden cruzara el Atlántico propulsado por los famosos rotores, pero la cuestión es ¿Por qué nadie los ha introducido en la aviación? Es una buena pregunta, porque tal como comenta Escartí en su blog, el primer hombre que lo logre pasaría a la historia de la aviación y hay pocas cosas hoy en día en las que se pueda ser primero en algo. 

En la foto se ve el Buckau con sus rotores Flettner. Estos rotores instalados en barcos con alturas de unos 15 metros cada rotor han propulsado bastante bien. Se han hecho cálculos para los barcos en los que se dice que la mejor eficiencia del rotor es cuando estos giran de 3,5 a 4,5 veces la velocidad del viento. El problema es que las hélices convencionales son más eficientes. Por esa razón no triunfaron en los barcos. 

Me picó la curiosidad y como de costumbre dejé volar la imaginación. Rápidamente eché mano de mi lápiz y esbocé lo que se me pasaba por la cabeza.

Después de leer bastante sobre el tema, pienso que este tipo de aparatos no pueden ser una realidad. Técnicamente instalar unas "alas rotatorias", aunque sea complejo, se puede lograr. Mover los rotores tampoco debería de ser un problema con una pequeña turbina Allison 250, como la que monta el helicóptero Bell 206, por poner un ejemplo. 

En el boceto se puede ver que los rotores se mueven a la vez por medio de un sistema de desmultiplicador de engranajes. Pero estos rotores solo generan sustentación, no empuje. se necesita un grupo motor que haga avanzara la aeronave. ¿Podría ser un motor eléctrico independiente? ¿Podría ser movido por la turbina Allison a través de un sistema de ejes parecido al que montan estos helicópteros? Yo me inclinaría por esta última opción. Todo cabe dentro de lo posible. Pero, ¿cómo funciona el alabeo? aquí no podemos hacer como en los barcos que se puede invertir el movimiento de uno de los rotores. En cuando un rotor se pare nos quedamos sin sustentación. Una cola en "V" podría ser la solución. 

(Cola en "V") - Explicación para David, que me lo ha pedido: Este tipo de cola presenta varias ventajas sobre las convencionales y en "T", entre ellas la reducción de la resistencia. La verdadera característica que las hace diferentes es el uso de los llamados "ruddervators" que es "un palabro" raro mezcla de dos palabras inglesas: "rudder" (timón de dirección) y "elevator" (timón de profundidad). Eso es lo que hacen estas superficies de control, una combinación de las otras dos . Los ruddervators (habría que buscar una palabra española para esto) están ubicados en el borde de salida de cada uno de los dos estabilizadores que conforman el empenaje de cola del avión. En una configuración tradicional del empenaje, el timón de dirección provee el control horizontal o guiñada y los elevadores o timones de profundidad proveen el control de cabeceo.

Los ruddervators proveen los mismos efectos de control que las superficies de cola convencionales, pero mediante un sistema de control mucho más complejo, que actúa sobre todas las superficies de control unificadamente. Para realizar un giro a la izquierda por ejemplo, el movimiento de las superficies es diferente a una cola convencional. La superficie izquierda baja y la derecha sube. En el caso del control por cabeceo, los ruddervators actúan de forma similar a las superficies de control convencionales, con las dos superficies hacia arriba el avión se encabrita y con las dos para abajo pica.

Más dudas sobre este tipo de avión:

¿Cuál es el peso de los rotores? 

¿Qué material sería el adecuado? 

¿Dónde se anclan los rotores y que parte del anclaje soportaría el peso de la aeronave?

Si se paran los rotores nos caemos, Esto no planea, no tiene alas ¿Un paracaídas interno lo podría solucionar?

¿Cuánta sustentación podrían generar estos rotores y con que largo?

En función de estas cosas se podría empezar  a pensar el tipo de aeronave y que peso máximo podría llegar a levantarse, ...en fin, yo creo que si se podría fabricar y que realmente podría llegar a volar,  no veo por qué no, pero de lo que no estoy muy seguro es de que fuera rentable por su complejidad y por su eficacia. Se me antoja un aparato pesado y bastante lento, dos cosas que no se llevan bien con la economía de operación de una aeronave. Existen aviones de radio control como el que se ve en el vídeo.

En la vida real se han producido varios modelos con alas rotatorias y el efecto Magnus. Que yo sepa:

921-V - Plymouth. 1930.

X772N - Union Aircraft Co. 1931.

Puede ser que el 921-V sea el único que haya volado, pero este aparto se estrelló al tratar de aterrizar después de un vuelo de prueba. Debajo se puede ver una visión artística de lo que se pensaba que se podría ser un avión de grandes dimensiones con este sistema.

Lo que parece claro es que existen más desventajas que ventajas. Algunas de ellas harían que este tipo de avión fuera peligroso.

1. Si la rotación del cilindro accidentalmente se ralentiza o se detiene, la sustentación desaparece por completo. Simplemente por este motivo este tipo de avión nunca podría llegar a planear.
2. Si una ráfaga de viento llega desde atrás y con cierto ángulo durante un vuelo lento (despegue o aterrizaje), las alas del cilindro podrían generar una fuerza hacia abajo.
3. Las alas giratorias, como cualquier cosa que gira, generan un fuerte efecto giroscópico, lo que haría muy dificultoso cualquier maniobra en la que quisiéramos cambiar la actitud del avión. Estamos hablando de la precesión giroscópica. 

  

Actualización: Un trabajo que encontré sobre estos rotores en español: