Viejas y nuevas ideas aeronáuticas: el ala de Custer

¿Sabría el lector decirme que tipo de avión es este? - Pssst, no vale mirar en Internet :)


Hoy más que nunca se puede decir que con las nuevas tecnologías las viejas ideas en aviación nunca mueren. El desarrollo de los nuevos materiales, la impresión en 3D, la miniaturizadión y el desarrollo del software han dado lugar a retomar ideas casi olvidadas.

Me llamó mucho la atención leer en la revista Aviation Week, que el concepto de avión que inventara Willard Custer a finales de los años 20 pudiese volar de nuevo. Como decimos, las nuevas tecnologías en conjunción con viejas ideas, a veces dan como resultado que aquellas cosas "descabelladas" puedan llegar a ser no solo realizables, sino también efectivas. El visionario norteamericano Willard Ray Custer fue el diseñador y promotor de los extraños o "bizarros" aviones CCW (Custer Channel Wing). El término bizarro viene del interesante libro de Alejandro Polanco Masa y José Manuel Gil García, donde se habla de este tipo de aviones con diseños arriesgados o rompedores. El libro es muy recomendable para todo buen aerotrastornado que se precie.

La historia de este hombre es muy curiosa. No era buen estudiante y dejó la escuela a los 13 años, pero era un chico de mente despierta y muy curioso. Herrero, mecánico y muchísimas cosas más, Custer era un chaval al que le gustaba hacer cosas, montar y desmontar, diseñar, etc. Un día, en 1925, Custer fue sorprendido por una fuerte tormenta. Se refugió en un granero y con pavor observó que el techo del granero se levantaba y acababa arrancado por el fuerte vendaval. Quedó muy impresionado (no solo por el susto). Reflexionó sobre lo que había visto. Se dio cuenta de que el efecto se debía enteramente al hecho de que el viento que pasaba raudo por la parte superior creaba una baja presión. Razonó entonces que la diferencia de presiones entre el interior y el exterior podría ser la clave para haber hecho volar el pesado techo del granero. 

Custer era un buen aerotrastornado y leía sobre todos los nuevos modelos que salían al mercado. Ninguno de ellos acababan de convencerle. Su mente "ingenieril" empezó a pensar en que lo verdaderamente importante para un avión era precisamente crear (como sea que fuera) una diferencia de presiones suficiente como para elevarlo. Si la fuerza que se consiguiera (por cualquier método) fuese lo suficientemente fuerte se podría incluso alzar el vuelo verticalmente. Esto en teoría es cierto. Pasó el tiempo y después de darle muchas vueltas en 1928 se decidió a intentar construir él mismo un avión con sus ideas. La forma de hacerlo volar según su concepción no debería de ser la convencional, es decir, intentar lanzar o propulsar un aparato a velocidad suficiente como para crear el efecto de presión diferencial por medio del aire que pasa por encima de las alas.

Él trataba de intentar producir este mismo efecto por otros medios. Por aquel entonces no existía el conocimiento técnico aerodinámico de hoy en día, pero también precisamente por ello la época era ideal para dar rienda suelta a la imaginación. Era un tiempo en el que todavía se podía soñar con construir algo realmente único y diferenciado del resto de la gente que se dedicaba al diseño de aeronaves. Custer, como buen visionario, empezó a desarrollar la idea por su cuenta. Después de muchas investigaciones se convirtió en el inventor del concepto del ala con canal (Channel wing). Patentó su idea en 1929 y se decidió a ponerla a prueba. 

Las investigaciones preliminares dieron lugar a las pruebas con prototipos y de esta forma vio la luz el ala acanalada en los años 40. El avión de Custer incorporaba una sección alar con forma de medio barril a cada ala. Con esta configuración tan poco ortodoxa Custer conseguía elevar su aparato en muy pocos metros desde la suelta de frenos. La idea en realidad era intentar los despegues verticales. Esto no se llegó a conseguir, por lo que a su modelo se le podría englobar en los que se conoce como aeronaves STOL (Short take-off and Landing). En esta clase de aparatos el de Custer era realmente bueno. Conseguía despegues muy cortos a velocidades verdaderamente bajas.

En 1939 Custer fundó la National Aircraft Corporation, y el 12 de noviembre de 1942 comenzó el desarrollo del avión experimental CCW-1 (CusterChannelWing 1). Estos modelos llamaron la atención de mucha gente. Los legos en la materia no entendían realmente cual era el principio de funcionamiento. Los militares, sin embargo, estaban muy interesados en contar con un aparato de semejantes características. El CCW-2 fue capaz de despegues casi verticales y volar casi como un helicóptero. El ejército inició una serie de pruebas, pero a pesar de algunos logros interesantes, rápidamente perdieron interés por el avión de Custer. El último modelo construido en 1954 fue el CCW-5. Este aparato de cinco plazas casi llegó a producirse en serie. 

Como decimos el principio de funcionamiento del ala con canal no fue bien entendido en la época. En realidad el principio es sencillo. Un motor que acciona una hélice (empujadora o impulsora, no tractora) succionaba el aire que se hacía pasar por la sección con forma de "medio barril". Al hacer acelerar el aire por este canal se creaba una diferencia de presiones (como la que levantó el techo del granero). En este dibujo se puede ver un diseño de ala que incorpora un canal semicircular o forma del "medio barril" en el cual un motor debía ser capaz de succionar suficiente aire. En puridad este aparato no puede ser llamado aeroplano, pues no acelera o avanza con el fin de hacer pasara "el aire por un plano". En su lugar, lo que hace es atraer o succionar aire incluso con el avión parado para reducir la presión y poder elevarse. Para ello le basta una velocidad muy reducida, de unos 20 km/h. En resumen, es la velocidad del aire movido por la hélice lo que eleva el aparato, no la velocidad del avión movido por la hélice. En teoría si la velocidad del aire es lo suficientemente alta entonces se podría despegar verticalmente. En la fotografía que abre el post se puede ver a un CCW unos pocos segundos después de haber iniciado el vuelo. De hecho el despegue puramente vertical no se consiguió en parte por problemas de controlabilidad. De haber contado con un sistema y un software específico lo hubiera logrado. Es preciso entender que la parte superior del canal no está cubierta porque no se podría generar sustentación. Debajo se ve un dibujo de lo que realmente hace este aparato. Se trata de un avión a escala basado en el CCW-5. Existe un vídeo que muestra como el modelo puede volar sin dificultad.



Willard Custer murió sin llegar a ver como sus diseños entraban en la cadena de producción. Estaba tan seguro de que su idea era la correcta y era tan celoso de que nadie la usara sin su permiso que demandó a todo el mundo, que según su opinión, utilizaba los principios del ala acanalada. Llegó a pensar incluso que la compañía Fairchild, la que construyó el famoso A-10 Warthog, le estaba robando la idea. En efecto, las góndolas de los motores según Custer utilizaban el mismo principio que su ala. El Custer CCW-5 era un bimotor de 5 asientos pero existieron muchas otras configuraciones. En la página oficial incluso se muestra una patente en donde se consideraba un biplaza monomotor de envergadura super-reducida, que podría haber sido el perfecto "aerocar". Por lo visto existe una competición para ver quien es la primera persona que lo hace realmente volar. 


Las aplicaciones de un aparato como este son muchas. En el modelo bimotor la limitación más importante la constituye un fallo de motor. En ese caso la controlabilidad y la sustentación desaparecen sin poder tener tiempo para reaccionar. Esto, junto con una actitud de morro arriba excesiva y una muy baja velocidad, son las cosas que los expertos criticaban. Los aparatos construidos por Custer acabaron en varios museos.

En los 80 la antigua Unión Soviética coqueteo con la idea de diseñar uno de estos aparatos. La OKB Antonov de Kiev realizó incluso un prototipo experimental llamado Antonov An-181. La falta de fondos después de la caída del telón de acero dejó al proyecto sin los fondos suficientes para continuar.

 
A finales de los 90 principios de los 2000, se hicieron varios proyectos de investigación en el instituto tecnológico de Georgia en Atlanta que fueron financiados por el centro de investigación de Langley. 

Las aeronaves fueron probadas utilizando los mismos esquemas con el ala acanalada, pero esta vez con dispositivos de control de circulación que aprovecharon el efecto Coandă. Se aumentó el rendimiento del ala y se redujo el ángulo de ataque, reduciendo algunos de los inconvenientes del diseño primigenio. El diseño resultante ha sido patentado. La empresa Hopflyt tiene un modelo impresionante con motores eléctricos que podría llegar a volar muy pronto. Se ve debajo una foto.


Comentarios

  1. Como siempre, notas impecables. Gracias!!!
    Gonzalo

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  2. no había visto nunca este diseño, que buena idea. Se me ocurre que en algún momento lo harán con turbinas

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    1. Hola Chicho,
      Ideas hay muchas. Se ha pensado también en turbinas y el problema en general es la eficiencia. En el momento que se de un sistema que sea realmente eficiente se empezará a producir. Hoy en día la tecnología que parece llevar la delantera es la eléctrica.
      Un cordial saludo
      Manolo

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