Aviones con historia: El Concorde

El Concorde es un avión legendario, no solo por sus revolucionarias prestaciones, belleza y elegancia, sino porque fue un hito en la colaboración aeronáutica del que salieron múltiples innovaciones. Este avión de diseño futurista inmediatamente reconocible, volaba en la estratosfera a Mach 2.02 y cruzaba el Atlántico en la mitad de tiempo que un avión comercial de la época.

Era un avión excepcional en todos los sentidos. Aunque ya no vuela desde 2003, todos aquellos que lo han pilotado recuerdan sus bondades y sus impresionantes característica no igualadas. Era capaz de transportar a 100 pasajeros más rápido que la velocidad de una bala. Una velocidad de 2.200 kilómetros por hora a una altitud de 18.000 metros. Capaz de hacer un París-Nueva York en nada menos que 3 horas y 40 minutos.

El Concorde fue una extraordinaria aventura humana y tecnológica. Fue un loco sueño hecho realidad gracias al impulso político y la cooperación entre dos grandes potencias. El Concorde fue además un banco de experimentación e innovaciones tecnológicas sin precedentes. Gracias al Concorde hoy en día disfrutamos de cosas como los disco de freno de carbono o el control de vuelo eléctrico. Cosas que hoy parecen normales en la industria, pero que en realidad fueron una idea descabellada en aquellos años, un sueño de ingenieros aeronáuticos visionarios que pensaron a finales de los 50 que el futuro de la aviación debería de ser supersónico.

Detalles de una cabina de vuelo sesesentera (¡Viva lo analógico!)


Foto: Paul from United Kingdom


Foto: Jeroen Stroes Aviation Photography from Netherlands

En la siguiente fotografía se pueden ver las radios en VHF, el panel de control del radar meteorológico, el panel de control del TXPDR/TCAS y la radio para el ADF.

Fotos: Christopher Neugebauer from Hobart, Australia

Los inicios

Después de la IIGM parecía que la velocidad sería la clave de las ventas de aviones comerciales. En Europa, Gran Bretaña estaba a la cabeza, seguida de cerca por Francia. Después de los problemas experimentados con el Comet, los británicos crearon en 1956 el STAC (Supersonic Transport Aircraft Committee). El comité barajaba la posibilidad de crear un avión comercial supersónico para que cualquier compañía pudiera ponerse a la cabeza en aviación civil.

Estaba formado por personal del gobierno y por representantes de muchos sectores aeronáuticos incluidas las líneas aéreas. En ese comité se puso de manifiesto que para poder desarrollar un SST (Super sonic Transport) se debería de partir de cero. Los Boeing 707 y similares no podían ser la base del nuevo avión. Era imperativo desarrollar una configuración alar nueva y un fuselaje con sección transversal mínima y muy alargado.

Los desafíos políticos económicos y tecnológicos fueron enormes. El Concorde supuso increíble retos, porque prácticamente todo tuvo que ser inventado por sus ingenieros. Fueron ellos quienes llegaron sus revolucionarias ideas a buen término. Las innovaciones incluían sus famosos sistemas propulsores adaptables a cada fase de vuelo. También el Concorde fue el primer avión en emplear control eléctrico de vuelo y frenos de carbono el Concorde revolucionó la aeronáutica moderna porque prácticamente todo fue reinventado.

Cooperación sin precedente

La BAC (British Aircraft Corporation) acababa de absorber a la Bristol Aircraft en el Reino unido. ellos ya habían esbozado el famoso Tipo 198 de 130 plazas capaz de atravesar el Atlántico. este avión estaba propulsado por seis motores Bristol Siddley Olympus, pero era demasiado costoso y pesado.

Al otro lado del Canal de la Mancha, los franceses en la empresa Sud-Aviation también habían hecho sus deberes en aerodinámica y de forma independiente buscaban algo muy parecido a lo que tenían en mente los británicos. También en Francia a principios de la década de los 60, los fabricantes de aeronaves se replanteaban el futuro de la aviación civil. Es entonces cuando la idea en las mentes de los ingenieros de crear un avión comercial supersónico capaz de transportar pasajeros por encima de la velocidad del sonido dio el salto a la política.

Debajo se puede ver la comparativa entre el Concorde y el TU-144

Fabricar un avión de esas características era un verdadero desafío, pero en caso de lograrlo, consolidaría la reputación tecnológica de Francia entre las grandes potencias durante la guerra. El general De Gaulle comprendió rápidamente lo que estaba en juego. Cuando ambos países se dieron cuenta de que estaban siguiendo caminos paralelos, en vez de competir decidieron, en una decisión sin precedentes, unir esfuerzos para poder lograrlo. 

Los modelos que se estudiaron para un SST fueron inicialmente 3. Los dos primeros eran aviones de velocidades Mach entre 1.2 y 1.8 pero la propuesta más rompedora fue la creación de un avión en titanio capaz de Mach 3 y 5.600 km de alcance. Esta propuesta fue inicialmente desechada en Europa por ser muy costosa, pero al otro lado del Atlántico los norteamericanos la consideraron como acertada. Allí sirvió como base para la creación del concepto de avión supersónico. Los norteamericanos se gastaron más de 2.000 millones de dólares de la época en 14 años de estudio y desarrollo para después llegar al mismo punto que los europeos y desecharlo.

Los genios detrás del proyecto

Los ingenieros jefe de ambos países fueron escogidos teniendo en cuenta su experiencia y sus logros. Todos fueron excepcionales. George Edwards, que cuando estaba al frente de Vickers-Armstrongs (Aircraft) ya había predicho con extrema precisión cómo se desarrollarían los hechos, fue el verdadero arquitecto del proyecto. Los ingenieros en jefe de Bristol eran sir Archibald Russell y el doctor Bill Strang, y los de Aérospatiale Pierre Satre y Lucien Servanty.

La colaboración entre los equipos encargados de la célula y motor se veían complementados por cientos de subcontratistas principales de sistemas y equipo; muchos de estos últimos debieron ser especialmente diseñados en exclusiva para el proyecto.

Los franceses acabaron por aceptar el concepto del SST trasatlántico que se imponía desde el reino Unido. Uno de los puntos clave residía en que el SST francobritánico podía quedar superado con la aparición del por entonces factible SST estadounidense, capaz para 250 pasajeros y Mach 3. Hizo falta bastante sangre fría para determinar que la solución Mach 2/100 pasajeros era la adecuada.

Bautizado como Concorde en 1963, el aparato francobritánico creció desde los 118.800 kg hasta los 129.700, al tiempo que aumentaba su capacidad en alcance máximo de 90 a 100 pasajeros; pero el equipo encargado de la planta motriz rediseñó el Olympus como Mk 593B, mucho más potente, lo que permitió al Concorde adaptarse a las presiones del mercado y alcanzar los 147.800 kg y 118 asientos. A principios de 1965 fueron concluidos los diseños y se dio comienzo a la construcción de los prototipos 001 y 002. Paralelamente, se emprendió un colosal programa de investigación, en el que figuraba una instalación completa de protección térmica llevada a cabo en Farnborough, así como el desarrollo de los aviones experimentales Handley Page H.P. 115 y BAC 221.

Aunque una parte del acuerdo especificaba que existiría una línea de montaje en cada país y que los aviones con números impares serían producidos en Toulouse Saint-Martin y los pares en Filton (Bristol), en la fabricación efectiva a BAC se le asignó el morro, la cola y la instalación motriz, y a Aérospatiale las alas, la sección central del fuselaje y los aterrizadores. A Francia correspondía en realidad el 60% de la célula, ya que Gran Bretaña se encargaba de gran parte de los motores; los sistemas quedaban repartidos por igual, e incluían ciertos componentes de origen estadounidense.

Debajo se muestran las limitaciones generales del Concorde

Debajo se puede ver el sistema hidráulico con el código de colores que luego utilizaría Airbus.

Las complejidades de un diseño sin precedentes

Desde el punto de vista aerodinámico, el diseño responde al de un delta ojival sin cola. El ala describe continuas y casi inapreciables curvaturas, y presenta un fuerte alabeo cónico que produce un pronunciado descenso del borde de ataque de la sección exterior, aunque el espesor relativo básico es extremadamente bajo (sólo un 3% en la sección interior y un 2,15% por fuera de los motores).

Las secciones alares provenían de Bouguenais, Toulouse, SaintNazaire y Marignane, y la sección exterior corría a cargo de Dassault, en Bourges. El control de vuelo recaía en seis elevones, dos de ellos en la sección interior alar. Cada uno de ellos estaba accionado por un martinete en tándem tipo Dowty Boulton Paul conectado a un sistema hidráulico de 281,2 kg/cm².

Uno de sus inconvenientes residía en que en despegue y aterrizaje dichas superficies no puedían contribuir a aumentar el alabeo alar, ni, por consiguiente, la sustentación y la resistencia. Por el contrario, el problema de la compensación del cambio en el centro de presiones (el punto en el que actúan las resultantes de las fuerzas de sustentación) fue solventado sin provocar resistencia.

La mayoría de los 119.700 litros de combustible se hallaban alojados en depósitos integrados en las alas y bajo la cubierta de pasaje, pero con el empleo de depósitos y auxiliares totalmente a proa del ala y absolutamente a popa del fuselaje resultó posible desplazar el centro de gravedad del avión hasta equilibrar el desplazamiento del centro de presiones.

Durante la aceleración transónica, el contenido de los depósitos delanteros era bombeado hacia el depósito trasero de compensación y hacia los depósitos principales. Cuando cesaba el crucero supersónico, el combustible contenido en el depósito trasero de compensación era transferido hasta el depósito delantero de compensación y los depósitos principales.

Debajo se puede ver un detalle de las entradas de aire al motor.

Foto: Tim Sheerman-Chase

Take-off (A), Supersonic Cruise (B), Reverse Thrust (C).

 

El material de la estructura consistía en una aleación de aluminio desarrollada en Gran Bretaña como RR.58 y producida en Francia bajo la designación AU2GN. Los motores, sin embargo, estában casi enteramente hechos de aleaciones ferrosas, aleaciones de titanio, Waspaloy o aleaciones muy ricas en níquel, y eran alimentados a través de largos conductos provenientes de tomas de aire de perfil variable dotadas con sistema antihielo eléctrico, y equipadas en su sección delantera y trasera con planos inclinados variables y compuertas controlables en su intrados que podían accionarse para admitir o expeler aire.

Diagrama de Steal88

1. Ramp
2. Intake
3. Vane
4. Spill door
5. Firewall
6. Centre wall
7. Main access doors
8. Suspension links
9. Bucket

En el curso de su desarrollo el motor fue mejorado en potencia, con un nuevo conducto de escape combinado con el posquemador, tobera variable e inversor de empuje, e incluso con la adición de un sistema de combustión vaporizante que eliminaba los humos visibles. Los aterrizadores principales de cuatro ruedas se replegaban hacia adentro e iban equipados con frenos Dunlop de carbono: por primera vez en la historia se instalaban estos frenos operativamente, lo cual indicaba la preocupación que habían causado los despegues abortados con el avión a plena carga.

No se instalaron paracaídas de frenado ni aerofrenos, y los bordes de ataque eran fijos. Los sistemas, sin embargo, eran avanzados y complejos, aunque el sistema hidráulico de alta presión ya había sido empleado en el Bristol Britannia. El sistema más complejo era sin duda el de las tomas de aire de los motores, seguido del de control ambiental, con elevada presurización diferencial en cabina de 0,75 kg/cm² y empleo del combustible como elemento de disipación térmica.

En 1966, los componentes principales de la estructura fueron sometidos a evaluaciones térmicas y de fatiga, el motor fue probado y con su sistema de tobera variable y el simulador de vuelo puesto en funcionamiento. El prototipo 001 salió de la factoría de Toulouse el 11 de diciembre de 1967, pero no fue carreteado hasta agosto del año siguiente, y el primer vuelo se pospuso hasta el 2 de marzo de 1969: en él, André Turcat estuvo a los mandos. Al mes siguiente, el 002 voló desde Filton pilotado por Brian Trubshaw.

Los prototipos fueron puestos en vuelo por vez primera por pilotos de compañía aérea en noviembre de 1969, y desde un principio no se detectaron problemas importantes achacables al avión. En cambio, se elevaron numerosas protestas en el sentido de que el SST constituía una amenaza para el medio ambiente (debido al ruido que producía) y surgieron problemas derivados del excesivo incremento de los costes de desarrollo.

Debajo se puede ver el motor Rolls-Royce/Snecma Olympus 593.

Foto: Ad Meskens

Foto: Nimbus227

Debajo se pueden ver diferentes álabes del compresor y la turbina

Foto: Pierre CHERY-CAVY / www.concordesite.fr

La hermosura de un ala ojival en delta de los 60

Los estudios sobre el ala del nuevo prototipo europeo estaban ya muy avanzados a finales de los 60. Es entonces cuando se determinó que el ala debería de ser en configuración delta y con borde de ataque ojival (curvo). Esta configuración mejoraba con la velocidad, obteniendo la mejor eficiencia a una velocidad de Mach 2.2. Pero las alas debían hacer mucho más que volar rápido. Esas alas debían de permitir también tomas y despegues a velocidades reducidas.

Eran unas alas muy especiales que permitían volar tanto a velocidad subsonica como supersonica. La envergadura era de 25 metros y en total se creó una superficie de 420 metros cuadrados, el área de una pista de baloncesto, en forma triangular. Esta forma permitía una penetración en el aire muy buena del borde de ataque de doble curvatura. Esto facilitaba la incidencia, lo cual a su vez mejoraba la sustentación. En aquella época la informática estaba en pañales y por ese motivo el ala fue estudiada y dibujadas sobre el terreno por especialistas en diseño.

El Concorde logró el hito de volar con un ala fija que podía soportar un ángulo de incidencia muy grande para aterrizar a baja velocidad pero también soporta alta velocidad como una flecha. Esto solo se consigue con una doble curvatura.

Debajo se pued ever el interior del Concorde. Nada fuera de serie, más bien estrecho y poco confortable. Un requerimiento para poder lograr un fuselaje estrecho y facilitar el vuelo supersónico.

El primer prototipo del Concorde salió de la factoría de Toulouse Blagnac, cuna de la aeronáutica francesa. También fue desde aquí desde donde voló por primera vez el Concorde a finales de los sesenta antes de ser modificado y mejorado para conseguir finalmente el 10 de octubre de 1975 el certificado de aeronavegabilidad, su permiso para transportar pasajeros.

Diseñado en los años 50, construido en los 60 volado en los 70 y retirado de servicio el 26 de noviembre de 2003. Un avión de tecnología increíble. El Concorde, la más hermosa máquina de vuelo creada por el hombre. Una maravilla sin par de la tecnología y la elegancia que constituyó una extraordinaria aventura del siglo 20. Después de cruzar el Atlántico 14 mil veces, transportar a cuatro millones de pasajeros, dar 13 veces la vuelta al mundo, el Concorde ha subido al panteón de las máquinas de vuelo más pesadas que el aire fabricadas por el ser humano. El gran pájaro blanco. el Señor de los Cielos.

Para no hacer más largo este artículo, si el lector quiere saber más detalles, aquí dejo todas las entradas del Blog relacionadas con el Concorde:

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El gran ángulo de ataque del Concorde
6 + 1 curiosidades del Concorde
Un tonel con el Concorde
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¿Cuanto medía de largo el Concorde?
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