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Planeadores "Alas Volantes"
Con los vuelos de los planeadores I.Ae 34 "Clen Antu" ha surgido en el ambiente volovelístico argentino el interes por las alas volantes. Por ello, es mi deseo informar sobre las ventajas y las desventajas de esta forma de diseño, contribuyendo asi a la discusion de los aficionados en los clubes.
No es fácil comparar las distintas orientaciones seguidas en el desarrollo, ya que son muchos los factores que determinan la utilidad de un planeador; algunos pueden ser determinados y quedan entonces supeditados al sentido del piloto. Por esto, cada comparación es más bien subjetiva, aunque los datos numéricos son objetivos.
Empecemos con lo visible: la eliminacion del fuselaje y los empenajes. Esto es una ventaja en lo que se refiere al peso y costo de la construccion, como asimismo a la resistencia del aire. Pero al diseñar sin cola hay que darle flecha al ala, con lo cual resulta el aparato más pesado que uno de ala recta, desapareciendo asi buena parte de la ventaja. El costo de la construccion como segundo punto, tambien aumenta en las realizaciones individuales, porque es mas dificil alinear un ala en flecha que una de frente recto. Solamente en series grandes y con buenos elementos de montaje se evitan las mediciones, y entonces el trabajo de las alas es el mismo. Como en la Argentina la mayoria de los veleros son construidos por los clubes, el esfuerzo de trabajo es identico, ya se trate de planeadores convencionales o sin cola; el fuselaje mas sencillo del planeador sin cola requiere un ala mas complicada, con la ventaja de que los gastos de material resultan algo menores para el "ala volante".
La ventaja derivada de la menor resistencia de aire nos lleva a la discusion del rendimiento. Para esto se debe diferenciar el vuelo lento, vale decir, de menor velocidad de caída, del vuelo rápido, con velocidad correspondiente a la mejor relacion de de planeo y más rápido. A primera vista, la velocidad minima de caida es igual, si suponemos que tienen la misma envergadura. Y si tambien consideramos las fuerzas, resulta que el menor peso es una ventaja para el ala volante, a la que se opone el hecho de que los alerones, actuando como timon de profundidad y levantados a ambos lados , aumentan la resistencia inducida; con esto se concilian, sobre todo en los virajes, las ventajas. Entonces no cabe esperar ningun beneficio en la velocidad minima de descenso. Planeadores de igual envergadura deben tener la misma velocidad mínima de caída si su desarrollo es idéntico. Muy distintas son, en cambio, las condiciones de vuelo rapido. A la velocidad correspoindiente a la mejorrelacion de planeo, el "ala volante" debe ser superior entre el 8 % y 10 %; a 150 Km/h, el 21%, y para velocidades mayores, su comportamiento es superior, suponiendo un alargamiento de 20 y, como es usual, una carga alar de 20 Kg/m2. Para altos veleros de rendimiento la construccion del "ala volante" tiene, con toda seguridad, un gran porvenir.
Despues del rendimiento en vuelo, trataremos las cualidades durante el mismo. El planeador convencional tiene momentos de inercia parecidos alrededor de sus tres ejes, debido a sus dimensiones. El planeador sin cola tiene, alrededor de sus ejes longitudinal y vertical, momentos de inercia relativamente grandes, mientras en torno a su eje transversal es mucho menor. Tambien la amortiguación aerodinamica de los movimientos de giro alrededor de su eje transversal es, mas o menos, la mitad de lo que presentan los planeadores convencionales. Vale decir, que es caracteristico de los planeadores "ala volante" que su movimiento alrededor de su eje transversal sea mas rapido. Si se construye con poca envergadura, como por ejemplo en lo planeadores de acrobacia, o con flecha muy pronunciada como en los aviones con motor, no existe tal desventaja. Para veleros de rendimiento se pueden re tardar los cortos movimientos del timon de profundidad con varios recursos, pero la caracteristica descripta no podra suprimirse totalmente. No se puede afirmar todavia si esta desventaja es aceptable para el velero de entrenamiento, ya que los pilotos no pueden atender las cualidades de vuelo de un planeador durante el periodo de instruccion, dado que han de concentrar toda su atencion en si mismos. Para el piloto de rendimiento no entran en consideracion las propiedades particualres de la maquina, mientras ellas no son peligro sas , porque satifacen lo que le interesa: el rendimiento.
La cualidad de vuelo que interesa desde el punto de vista de la seguridad es el movimiento de caída sobre el ala en vuelo lento (pérdida) Esta cualidad solo se puede obtener a costa del rendimiento. Sin embargo, en los planeadores sin cola, cuando se levantan ambos alerones en vuelo lento, la pérdida no es tan grande, ya que en vuelo rapido se reduce el alabeamiento por la posicion de los comandos, que reciben angulos de 0 grado, o bien, negativos. Tambien este efecto de alabeamiento, variable con el movimiento del timon de profundidad, favorece al "ala volante" en su empleo como velero de rendimiento. Quisiera agregar que es valioso para el vuelo instrumental entre nubes que las cualidades de viraje, estabilidad durante el mismo y el comportamiento de caída sobre el ala no tienen defectos; a esto corresponde que los momentos sobre el eje vertical originados por los angulos de los a alerones -que dependen del coeficiente de sustentacion en los planeadores con colapueden ser hechos casi independientemente del coeficiente de sustentacion en las "alas volantes" por el movimiento de los alerones hacia ambos lados, accionados tambien como timon de profundidad. Otro punto de comparacion entre los dos tipos de planeadores es la visibilidad del piloto. Esta debe ser apreciada simultaneamente con la protección para el caso de accidentes, porque una mejor visibilidad representa siempre un riesgo mayor.
Tenemos las siguientes cirunstancias: El planeador convencional da al piloto muy buena visibildad,pero ofrece en cambio poca proteccion. El "ala volante", en el caso del I.Ae. 34, ofrece al piloto, debido a la gran raiz del ala, una visibilidad menor hacia abajo y de costado; pero, por el contrario, lo protege al maximo en caso de accidente, debido a al ubicacion del asiento, detras del larguero principal. Si se ubica al piloto acostado,con la cabeza hacia adelante, como es corriente en los veleros de rendimiento del tipo "ala volante", se obtiene el maximo de visibilidad para el piloto, incluso tambien en el remolque por automovil o torno, pero su cabeza esta mas expuesta - tanto como si estuviera sentado -, por su proximidad a al parte delantera del planeador. Se puede, y es preciso, reducir tal peligro con la construccion metalica del fuselaje o algo similar, segun el caso.
Prosiguiendo con la comparacion entre los planeadores convencionales y las "alas volantes" he de referirme a la disposición de los trenes de aterrizaje. No se trata aqui de la cuestion rueda o patín, ya que ambos pueden utilizarse en los dos tipos, sino de la disposición del tren en si. El planeador con cola tiene suficiente altura de ala sobre el suelo y se puede colocar al fuselaje un patín fijo, obteniendo así una solución sencilla y barata. Al planeador sin cola no se le puede proveer con un patín comun porque resultaría una separacion demasiado pequeña entre el ala y el suelo, debiendo recurrir a un tren de aterrizaje que, lógicamente, deberá ser retráctil. Esta solucion es complicada y cara, resultando afectada el "ala volante" en este sentido. Con el piloto en la posicion "prone" (acostado) se puede lograr que la parte trasera del patín este ubicada en un cuerpo que dé cabida a las piernas del piloto, limitando la parte retractil sólo a la sección delantera del patín. Con esta disposicion tambien se puede solucionar para las "alas volantes" la cuestión del tren de aterrizaje en una forma relativamente economica.
Es posible continuar con las comparaciones y siempre se encontrarían nuevos argumentos en pro o en contra de una u otra forma de construccion. Con excepcion de los usos especiales, estimo como resultado de estas comparaciones que el "ala volante" con el piloto en posicion "prone" tiene ventajas como velero de rendimiento, pero como planeador de entrenamiento todavia no se las puede apreciar en el estado actual de desarrollo. Si el "ala volante" puede tener exito como maquina de instruccion, debido a su pequeña carga alar, ello recien se podra determinar cuando se reuna experiencia suficiente en este terreno.
Que el vuelo a vela de rendimiento llegue a tener un futuro, depende mayormente de la situacion financiera de los clubes. Si dejamos elegir al presidente de un Club entre tres babies o un velero de rendimiento, aproximadamente del mismo costo, se decidirá por los tres veleros de entrenamiento y ofrecerá a sus asociados mayores posibilidades de vuelo que con un alto velero. Un piloto de rendimiento, en cambio, optará por lo contrario, porque por su experiencia sabe que en una zona de descendentes o durante una inestabilidad temporaria, los planeadores de menor rendimiento deberan aterrizar, mientras que muchas veces el alto velero pasa esas zonas y puede volar distancias mayores. No se pueden obtener altos rendimientos unicamente con la voluntad del piloto, porque el vuelo sin motor es tan tecnico que hacen falta tambien maquinas más perfectas, lo que trae consigo aparejado costos mayores. Si deseamos el vuelo a vela de rendimiento, debemos desarrollar las cualidades de vuelo rapido de los planeadores. En todos los concursos se exigen hoy vuelos en triangulo, vuelos de velocidad, etcetera, que, aparte del vuelo en ondas, exigen el perfeccionamiento.
Para esos fines vale la pena entonces desarrollar los altos veleros del tipo "ala volante".
Ilustraciones:
Horten IV sailplane with "prone" (laying) position pilot.
Horten III glider, for pilot training, also with "prone" position.
Horten IV sailplane steel tube center section. The control steering wheel and oxygen equipment can be seen.
Structure and pilot cockpit arrangement in Horten IV sailplane.