El secreto del vuelo supersónico del Concorde

Decíamos en otro post que hay cosas en aviación que son inseparables. Dos de ellas son el centro de gravedad (CG) y el combustible. El CG siempre se sitúa en los aviones convencionales por delante del CP (Centro de presiones o lugar de la cuerda del ala donde se dice que se concentra el total de la "Fuerza de Sustentación"). El momento de cabeceo (F x d) creado por la separación de ambas fuerzas se compensa con el estabilizador horizontal que genera una fuerza contraria de compensación.

La gran cantidad de kilogramos que se consumen en un avión deben de ser tenidas en cuenta según se progresa en el vuelo. Una de las cosas que más afectan a las actuaciones del avión en vuelo es precisamente una posición desfavorable del CG, bien porque este se ha desplazado lateralmente debido a un desequilibrio entre los tanques de las alas (fuel imbalance) o bien porque este se ha desplazado longitudinalmente al volar con la carga mal estibada por ejemplo. 

Otra de las razones por las cuales el CG puede quedar mal situado longitudinalmente en vuelo es que se supere la velocidad máxima permitida (Vmo/ Mmo). En este caso lo que se desplaza no es el CG, sino el CP o Centro de Presiones. Estamos hablando entonces de lo que se conoce como Mach Tuck o Tuck under. Un efecto ya comentado en el post dedicado al Machmeter y el MASI. 

En los aviones convencionales este efecto es indeseable y puede provocar la pérdida total de la aeronave si no se contrarresta a tiempo. El Concorde era un avión supersónico que también se veía afectado por este cambio del CP a medida que volaba a través del régimen transónico. El Concorde carecía de estabilizador horizontal y la compensación (trim) en cabeceo se hacía a base de mandos de vuelo con los llamados elevones. 

Los elevones son superficies de control que combinan las funciones del elevador (utilizado para el control del cabeceo) y el alerón (utilizado para el control del alabeo), de ahí el nombre. Se usan con frecuencia en aviones sin cola. Los elevones del Concorde se posicionaban 0,5 grados hacia abajo en vuelo de crucero. Esto ayudaba a que el vuelo fuera más eficiente. Si se desplazaba el CP al aumentar la velocidad, los elevones podían compensar el momento de cabeceo hasta un cierto límite.

En un avión de características normales el CP se puede mover hacia atrás varios cm hasta volar en régimen transónico. En el caso del Concorde el CP se movía nada menos que un metro y medio. Para que los controles de vuelo fueran capaces de contrarrestar tal cambio, se deberían de haber instalado enormes compensadores. Esto era algo indeseable desde el punto de vista del diseño, pues crearían una gran cantidad de resistencia al avance haciendo el vuelo muy ineficiente (mucho más de lo que ya era en realidad).

Para que el avión evitara llegar al límite de autoridad de los elevones, el Concorde jugaba con la baza del combustible. El intrincado sistema de nada menos que trece tanques de combustible de este avión guardaba un secreto para el vuelo supersónico.

A diferencia de un avión convencional, el sistema de combustible del Concorde era muy complicado. Los tanques 1, 2, 3 y 4 eran los llamados tanques colectores, pues recogían el combustible del resto de tanques. Estos tanques colectores eran los encargados de suministrar combustible a los cuatro motores. La compensación en vuelo se efectuaba desde y hacia los tanques 9, 10 y 11, llamados de compensación (trim).

Debajo se puede ver la solución de los ingenieros para que cuando el CP se desplazara hacia atrás, el CG también se desplazara y así mantener la distancia entre ambos en unos límites bajo control. Todo se basaba en el bombeo de delante atrás para el vuelo transónico y de atrás a delate para la desaceleración. El bombeo se efectúa entre los tanques 9, 10 y 11 del esquema de arriba.

El bombeo de combustible era efectuado por el ingeniero de vuelo que trasvasaba unas 23 toneladas a la hora de comenzar el vuelo transónico. Todo este sistema tan complicado de trasvase es considerado por los expertos una solución elegante a un problema aerodinámico.