jueves, 11 de junio de 2015

¿Podría volar un ornitóptero tripulado? Intentos Alemanes

A menudo la gente piensa sobre los ornitópteros que son una reliquia de los primeros días de la aviación, incluso anteriores al vuelo de los hermanos Wright . Me gustaría presentar en este post una visión diferente. Para poder lograr el vuelo por medio del aleteo, se necesita mucha más tecnología que la que se pueda pensar.  En realidad requiere mucha más tecnología que la que se emplea en un sencillo avión convencional. Por lo que se puede ver en cuanto a las tendencias de los diseños y a los avance sen los nuevos materiales,  se deduce que existe un rápido progreso en este campo, lo cual significa que el ornitóptero verá su mayor desarrollo en un futuro próximo, y que no es cosa del pasado. Es importante darse cuenta de que hasta ahora el trabajo en el desarrollo de ornitópteros no estaba dirigido a la producción de los aviones tripulados. Probablemente haya habido siempre más aplicaciones prácticas para ornitópteros no tripulados y modelos a escala que para vuelos tripulados. Sin duda, la principal razón por la cual no se han construido más ornitópteros tripulados se debe a la dificultad técnica. Pero precisamente por eso, por la dificultad técnica es por lo que la gente escala montañas y por lo que el pavo real tiene una cola tan elaborada, por poner solo dos ejemplos. Por esta razón quizás es por lo que la mayoría de la gente que construye ornitópteros tripulados trata de usar su propia fuerza muscular para batir las alas. La realidad es que se ha probado que el sistema complejo del ornitóptero funciona mucho mejor si se utiliza un motor para el aleteo.

Si se desarrollara convenientemente esta linea de diseño, se vería que el ornitóptero puede ofrecer una excelente economía de combustible, junto con la capacidad para despegar y aterrizar verticalmente. Por otro lado, los ornitópteros podrían generalizarse como un medio de transporte individual de corto recorrido. esta idea puede sonar descabellada. Recuerdo que cuando me fui a sacar las licencias de piloto a los USA (en España estaban muy caras), me di cuenta de que los Estados Unidos estaban plagados de campos de aviación por todas partes. Algunos de estos pequeños aeropuertos eran incluso privados. Uno de los que se encontraba cerca de nuestra base pertenecía a un famoso tele-predicador tejano que había hecho fortuna con sus peroratas. Cuando pregunté al director de mi academia de vuelo el por qué de esta vasta profusión de aeropuertos por todo el país me contó que la cosa provenía de los años de posguerra. La idea que se tenía en los a finales de los 40 y principios de los 50 era la de que en un futuro la aviación general civil se iba a desarrollar tanto que cualquier ama de casa sería capaz de ir al supermercado en su propia avioneta. Esta era sin duda una visión muy "americana". Por supuesto la cosa no prosperó, pero ahí quedó la red de aeropuertos y una floreciente industria de aviación general que no tiene parangón en el resto del mundo. Quien sabe si con el caso de los ornitópteros podría pasar algo parecido, de cualquier manera, la investigación en esta idea de vuelo sin duda ampliará nuestro conocimiento y experiencia en el campo de la aeronáutica y pueda que deje ver otro tipo de uso o aplicación para la cual ahora no tenemos solución.

La gente suele asociar la idea de los ornitópteros con el artista del Renacimiento Leonardo da Vinci, que esbozó algunas de las ideas más interesantes para máquinas voladoras por medio del aleteo. En realidad, la idea de un avión de alas móviles a semejanza de los pájaros se remonta a tiempos mucho más antiguos. Los ornitópteros fueron representados en las antiguas esculturas de piedra asirias, alrededor del año 1000 antes de Cristo. La épica hindú Ramayana (siglo quinto antes de Cristo) describe un ornitóptero impulsado por biocombustibles. Existieron intentos reales de vuelo que se hicieron mucho antes de la época de Leonardo, registrándose algunos planeos cortos con estos aparatos. Pero hubo que esperar hasta 1942 para ver a la primera persona en un vuelo largo por medio del aleteo en un vehículo accionado por el motor.

Alexander Lippisch fue un ingeniero muniqués increíblemente imaginativo, tanto que fue capaz de diseñar el primer avión de combate impulsado por cohetes del mundo, el Me 163 Komet. Lippisch estaba intrigado por los intentos de vuelo a imitación de los pájaros. En colaboración con el doctor Brustmann. quien como médico había medido de forma efectiva la cantidad de energía que podría obtenerse de los músculos de brazos y piernas en una persona, Lippisch aceptó el desafío de diseñar un avión que pudiera ser impulsado únicamente por los músculos del piloto. Eligió el aleteo como forma de sustentación debido a su mayor potencial de eficiencia en comparación con el concepto de avión convencional. Lippisch construyó un ornitóptero y comenzó las pruebas. Un joven piloto y deportista, Hans Werner Krause, fue seleccionado para volar esta máquina. El joven piloto no se sentía muy entusiasmado con la idea de esforzarse muscularmente para hacer volara aquel aparato, pero Lippisch prometió a Krause una buena recompensa si era capaz de hacer llegar el aparato a una marca determinada a unos 250-300 metros del lanzamiento. Finalmente se logró el objetivo.


ornitóptero de tracción humana de Lippisch

Aunque Lippisch declaró que el vuelo fue un autentico éxito, algunas personas que competían por el honor de ser los primeros en volar un ornitóptero tripulados han expresado sus dudas. Un argumento en contra que esgrimen sus detractores es el hecho de que el ornitóptero de Lippisch no tenía suficiente superficie alar para volar únicamente con potencia muscular.

Efectivamente, si se conoce el área del ala, el coeficiente de sustentación, etc, entonces se puede calcular el requerimiento exacto de energía. Sin embargo, con los datos que tenemos hoy en día, sólo podemos estimar algunas de las variables. Otro problema con este vuelo es que el ornitóptero se puso en vuelo mediante un sistema de lanzamiento por medio de una banda elástica. El cable o banda de lanzamiento imparte una cierta cantidad de energía, que se llevó el ornitóptero consigo y por tanto le ayudó a conseguir cierta velocidad. Esto es lo que se suele hacer con los planeadores. Si la velocidad de lanzamiento es mayor que la velocidad de pérdida o velocidad de vuelo mínima, entonces la aeronave puede continuar el vuelo durante una cierta distancia sin perder altura. En tal caso, la velocidad de la aeronave disminuiría durante todo el vuelo, puesto que la velocidad es la energía cinética que se utiliza para mantener la aeronave en el aire. Para demostrar un vuelo verdaderamente "sostenido", sería necesario demostrar también que la velocidad y la altura se mantienen ambas a cierta distancia. Hoy en día simplemente no tenemos suficiente documentación para saber si ese era el caso en este "primer vuelo" de un ornitóptero.

Lippisch continuó su investigación con el ornitóptero y con sus estudiantes, en la década de 1930, construyó toda una serie de ornitópteros no tripulados con motor. Generalmente utilizaban pequeñas aletas que funcionaban por medio de mecanismos conjuntamente con alas fijas más grandes (en realidad no totalmente fijas, porque toda la máquina se movía arriba y abajo como reacción al aleteo). Esto significaba que no necesitaban tanto sistema de engranajes, por lo que las máquinas eran más fáciles de construir. Los diseños de las alas "batibles" fueron respaldadas no solo por la teoría, sino por extensas pruebas de laboratorio. El vuelo más largo del que se tiene constancia fue de más de 16 minutos. Junto con estos estudios en aerodinámica y en mecánica, el Instituto Oskar Ursinus fue adquiriendo más información sobre la potencia muscular humana. En este instituto encontraron que una persona que utilice los brazos y las piernas juntos podría producir más de 1 caballo de fuerza en una corta duración de tiempo. También se encontró que serían los atletas los que podrían producir la mayor cantidad de energía al trabajar sus músculos con una frecuencia de alrededor de 1,7 ciclos por segundo. El gran problema era que en los ornitóteros, la tasa de aleteo está directamente relacionada con el tamaño de las alas y para que unas alas pudieran operar a 1,7 Hz, tendrían que ser menores de lo que sería necesario para sostener en el aire a una aeronave tripulada. La respuesta al problema se encontraría en la configuración diseñada por Lippisch. Las pequeñas alas en movimiento podría funcionar a 1,7 Hz, si el ala fija se separa del cuerpo principal, lo cual podría proporcionar la mayor parte de la sustentación del aparato.

Adalbert Schmid

Debido a que se necesitaban sus talentos en el esfuerzo de guerra alemán, Lippisch no pudo continuar su trabajo con los ornitópteros. De esta manera fue otro alemán, Adalbert Schmid, quien construyó el ornitóptero tripulado con unas pequeñas aletas o alas móviles. Este modelo era una consecuencia lógica de lo que se había estudiado y hecho hasta ese momento. Recuérdese que en aviación todo es más una cuestión de evolución más que revolución.

El 26 de junio de 1942, el ornitóptero de Schmid hizo un vuelo de 900 metros a una altura constante de 20 metros sobre el suelo, cerca de Munich. El piloto, Mueller, era el que gestionaba la potencia para batir las alas. Este modelo de ornitóptero se lanzó al vuelo por medio del procedimiento de remolque. Sin embargo, Schmid fue más allá de las limitaciones del vuelo muscular por haber sido el primero en instalar un pequeño motor en este ornitóptero. Con un motor de motocicleta Sachs de 3 hp, y con un tren de aterrizaje provisto de ruedas, hay mucha gente que opina que el ornitóptero podría haber sido de despegar por sus propios medios.  Este aparato hizo un vuelo estable y controlable de 15 minutos a unos 60 kilómetros por hora. En una versión posterior se añadió un motor de 6 CV, con lo que se logró un aumento de la velocidad a 80 kilómetros por hora. Después de estos logros históricos, una vez más el trabajo de Schmid fue interrumpido por la guerra. En 1947, sin embargo, Schmid había construido un segundo ornitóptero. Éste modelo era un planeador Grunau-Baby II bis modificado, que se construyó con un mecanismo de aleteo para unas alas instaladas en secciones exteriores. Se utilizó un motor de 10 caballos de potencia y se hizo biplaza, alcanzando velocidades estimadas de entre 100 y 120 kilómetros por hora. 

La moto alemana Wander 2 SP donde se sacó el motor Sachs de 3 cv 
Schmid, un anciano en 1950, lamentó que su obra no hubiera sido continuada durante y después de la guerra. Al parecer, su ornitóptero Wolke (nube) fue designado SC-28 y estudiado por la Luftwaffe para ser empleado como avión de reconocimiento por sus cualidades y baja huella sonora. Al parecer fue descartado por no tener ningún valor militar según los responsables. Mucha gente opina hoy en día que esto se hizo sin una evaluación exhaustiva, a pesar de que Schmid había instalado con su propio dinero una cámara para demostrar la capacidad del Wolke. Dadas las circunstancias de la guerra y una mala gestión de los esfuerzos de Schmid, no es de extrañar que su obra fuera poco reconocida en el mundo.

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