Reducción de resistencia: Anti-shock wave bodies y FTF's

Hace algún tiempo comentamos en este Blog el extraordinario diseño del Convair 990 Coronado, un avión muy veloz adelantado a su tiempo. Una de las muchas peculiaridades de este avión es que llevaba instalados, en la parte alta de las alas, unos grandes abultamientos como los que se ve en la foto.

Estos abultamientos no se suelen ver en aviones modernos. En cambio, hoy en día, estos otros que se puede ver en la foto del ala de un Airbus debajo del ala intrigan a mucha gente. Son los llamados FTF y poco tienen que ver con los del Convair Coronado.

 Los FTF o carenados de los carriles de los flaps

Este acrónimo proveniente de las siglas en inglés "Flap Track Fairing". Se trata de unos carenados especialmente diseñados para cubrir los carriles y los complejos mecanismos de extensión de los flaps. Debido a que los flaps que se utilizan en la aviación comercial implican un aumento de superficie alar, eso obliga a tener unos carriles por donde puedan desplazarse. Ver vídeo.

Estos carriles (Flap tracks) deben diseñarse con una carena para evitar un aumento innecesario de la resistencia. Al diseñar un avión, los ingenieros deben tratar de utilizar siempre la tecnología más sencilla disponible y el número mínimo de flaps necesarios para la misión del avión. Se debe evitar (entre otras cosas) tener muchos FTF debajo del ala. Los FTF pueden tener partes móviles. Debajo se muestran unos FTF articulados en la foto de la izquierda (con los slats desplegados en el borde de ataque) y un Flap Track sin carenado en la foto de la derecha.

Debajo se puede ver otro carril articulado de un Airbus sin la parte trasera de su carena y sin el flap.

Debajo se muestran los FTF completamente carenados y articulados en un A320 con sus flaps.

Los abultamientos superiores del ala del Covair Coronado son similares a los que se pueden ver en el Fokker F100. Este avión también llevaba los llamados Anti-shock wave bodies encima del ala y los FTF's debajo. 

Anti-shock wave bodies

Anti-shock wave bodies es el nombre que le dio Richard T. Whitcomb a un abultamiento colocado en la superficie superior del ala. Su propósito es reducir la resistencia de las ondas de choque cuando el avión vuela a velocidades transónicas (Mach 0.75–1.0), que son el rango de crucero típico de los aviones a reacción convencionales. 

El "Diccionario aeroespacial de Cambridge" define este cuerpo (también conocido como Whitcomb's body, Küchemann carrot o speed bump) como un volumen aerodinámico agregado para mejorar la distribución de la regla del área.

El anti-shock wave body fue una de las muchas formas de poner en práctica lo que entonces era la regla del área desarrollada a mediados del siglo XX. Otro fue la conformación del fuselaje, como la que se puede ver debajo. Se trata del carenado ala-fuselaje de un Airbus 320 que también está pensado para cumplir con la citada regla del área. 

La teoría detrás del anti-shock wave body fue desarrollada de forma independiente a principios de la década de 1950 por dos aerodinamistas, Richard Whitcomb en la NASA y Dietrich Küchemann en el British Royal Aircraft Establishment. El anti-shock wave body está estrechamente relacionado con la regla del área, una innovación de aquellos años para minimizar la resistencia creada por las ondas de choque. Al tener un área de sección transversal que cambia suavemente a lo largo de la aeronave, la resistencia de dichas ondas se minimiza. Ver post dedicado

¿Por qué no se ven aviones hoy en día con los anti-shock wave bodies?

Los dispositivos como los del Convair Coronado y el Fokker F100 ya no son necesarios en la superficie superior de un ala desde que se introdujo el perfil aerodinámico supercrítico, pero los FTF pueden ser también considerados como anti-shock wave bodies ya que el carenado también cumple la misma función incluso en las alas supercríticas. De hecho, se hicieron más grandes de lo necesario para suavizar la distribución del área de la sección transversal a lo largo de la aeronave. 

Por ese motivo, los FTF en aviones transónicos, sirven para ambos propósitos por igual. De esta form, los perfiles aerodinámicos supercríticos, aunque en menor medida, los siguen necesitando. Si el avión no vuela rápido, como es el caso en los aviones regionales, como el ATR 72, entonces no se necesitan unos carenados tan grandes. El ATR 72 que tiene una velocidad de crucero de 0.55 y lleva unos FTF muy pequeños, ya que con esa baja velocidad no necesita la regla del área. Ver foto debajo.