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Veleritos "Sin Cola"
La pregunta de un aficionado sobre la conveniencia de recomendar la construccion de un pequeño velero "sin cola", de bajo costo y performances discretas, motivo las declaraciones que transcribimos, del Doctor Reimar Horten, que resultaran de indudable interes para todos los entusiastas del vuelo sin motor en nuestro pais.
Como veleritos para vuelos de performance, considero al avion sin motor de 12 metros de envergadura minima, por ser este el limite inferior que asegura resultados satisfactorios en el vuelo a vela. La conveniencia de construir este velero como avion sin cola, debe estudiarse desde los siguientes puntos de vista:
Puede ahorrarse material y mano de obra construyendo un velerito sin cola? Es factible la construccion del mismo por un grupo de aficionados? Son satisfactorias sus caracteristicas de vuelo y las performances realizables y pueden compararse las mismas con las de otros veleritos del tipo convencional con cola?
Dentro de la forma de construccion "sin cola", se presentan dos soluciones equivalentes, pero surgidas de planteos distintos del mismo problema.
I.- La solución en forma de ala volante
Partiendo de la base de situar al piloto en la posicion convencional, es decir, sentado, trae como consecuencia una cuerda de perfil muy profunda en la raiz del ala. Aun, ubicando la cabeza del piloto dentro de una tapa-cabina que sobresalga del (... figura 1 ...) perfil y empleando una quilla para el patin que resulte de la parte inferior, se obtendra un perfil de unos 40 a 50 centimetros de altura y, por consiguiente, una profundidad de unos 2.50 metros (Fig 1).
Con una superficie alar de 16 a 18 metros cuadrados, con su correspondiente alargamiento no mayor de 9, significaria una relacion de planeo de 1:22 maximo. La velocidad de descenso estara en los 70 centimetros por segundo, condicionada logicamente a la carga alar.
Este planteo del probelma fue resuelto con el modelo Horten I, aparato que intervino exitosamente en el Concurso de Vuelo a Vela del Rhön de 1934, y fue un prototipo "velero para vientos suaves".
La carga alar de este tipo se mantenia inferior a los 10 kg/m2 y permitia velocidades de vuelo muy reducidas, que lo hacia muy conveniente para el aprovechamiento de los vientos suaves de las colinas. Como estos veleros para vientos suaves son ideales para realizar virajes de poco diametro, resultan muy apropiados para vuelos a vela termicos de altura y duracion. Tambien con ellos pueden realizarse vuelos de distancia interesantes a favor del viento, pero cuando se trata de alcanzar altas velocidades de crucero, tal como se necesita en los vuelos de distancia con destino anticipado, o en los vuelos en que se desee ganar distancia en contra del viento, los veleros de baja carga alar no daran resultados satisfactorios.
Comparando al velero descrito con otro construido en la forma convencional con cola y de la misma envergadura, notaremos que la resistencia menor del ala volante no llega a equiparar la desventaja producida en la curva polar de la velocidad por la menor carga alar. Esto significa que en el vuelo rapido, el ala volante es solo superior a un velero convencional, cuando las cargas alares son iguales. Pueden esperarse ventajas adicionales con el diseño basado en perfiles laminares, beneficios que seran notablemente sensibles en el ala volante debido a la gran cuerda del perfil.
Las desventajas provenientes del alargamiento bajo y de la carga alar reducida consiguiente, podran evitarse construyendo al velero con el piloto en la posicion acostada boca abajo (Fig 2).
Otra posibilidad de desarrollo interesante se presenta para el ala volante con el piloto en posicion "suspendido", como en los primitivos planeadores, es decir, el piloto se encuentra en posicion horizontal y con sus piernas retraidas dentro del perfil alar.
En esta forma, no solo se reducira el costo de construccion, sino que tambien se simplificara el mantenimiento y las condiciones de vuelo, ya que tanto el transporte del aparato como su lanzamiento puede realizarse con el unico empleo de las piernas del piloto. Fijando como condicion la existencia de una colina desde la cual sea posible el decolaje con poca carrera del piloto, este modelo de ala volante permitira realizar performances de duracion, de altura y de distancia con viento a favor, sin la asistencia de personal alguno (Fig. 3).
En los antiguos planeadores del tipo "piloto suspendido" era normal maniobrar por el desplazamiento del centro de gravedad del piloto. No recomiendo tal sistema, y propongo construirlos con el sistema de mandos del tipo corriente. La velocidad de descenso minima estara en los 50 a 55 centimetros por segundo y el angulo de planeo optimo en 1:22. La carga alar reducida permitira localizar y centrar las termicas con gran facilidad y se podra aprovecharlas virando con poca inclinacion, a la manera de una hoja seca.
Todos estos factores permitiran lograr marcas notables en vuelo a vela, por lo que debo suponer que esta "ala volante de piloto acostado", llame la atencion de los interesados, maxime si se considera que puede ser utilizada a manera de "localizador de termicas" en combinacion con alto-veleros de gran envergadura.
II- La solucion en forma de velero sin cola
Mi idea al respecto es la de una maquina con alas en flecha de gran alargamiento y con un "rudimento" ovoide de "fuselaje" tomado a media altura entre el ala , en el cual el piloto se alojara en posicion sentada. Este diseño permitira relaciones de planeo de hasta 1:26, dentro de la envergadura de 12 metros, lo que permite compararlo -aun en altas velocidades- con los alto-veleros usuales. Tomando como base una carga alar normal de 18 a 20 kg/m2, la velocidad minima de descenso sera de unos 60 centimetros por segundo (Fig 4).
Prescindiento de los perfiles laminares y de la posicion acostada del piloto, considero al modelo bosquejado como la solucion ideal del problema constructivo "velerito de performance".
Se sobreentiende que un ala volante o un velerito sin cola no sera desmontable y, por lo tanto, se transportara siempre como pieza unica. Esta razon abaratara y simplificara notablemente la construccion, ahorrandose por otra parte un peso superfluo. Por la misma razon de simplicidad y de peso, se prescinden del agregado de aletas hipersustentadoras, innecesarias para el aterrizaje por la velocidad de por si reducida, y que en el vuelo a vela termico no reportan ventajas. En otras palabras: el aumento de la velocidad de descenso con aletas, tiene mas influencia que la compensacion producida por un radio de viraje menor a la misma inclinacion, motivado por el aumento del coeficiente de sustentacion, de modo que con aletas no se logra un ascenso mayor en las termicas.
Como timon de direccion he usado hasta la fecha con excelentes resultados frenos en los extremos del ala. Considero que todo velero moderno requiere aletas de freno contra velocidades exageradas y como control del angulo de planeo en el aterrizaje. En el avion sin cola, trasplanto estas aletas mas hacia los extremos del ala y las hago asumir a la vez la funcion de timon de direccion. Para la funcion combinada de alerones y de timon de profundidad, resultan suficientes dos aletas del tamaño y ubicacion de los alerones convencionales, lo que reporta una ventaja apreciable en el peso. Si luego de considerar las posibilides descritas comparo a dos aviones, uno con cola y otro sin cola, con la condicion que ambos tengan la misma envergadura y carga alar, observo que el avion sin cola tendra menos superficie alar y por lo tanto un alargamiento mayor. De ello deduzco que el mismo velero sin cola tendra un costo de materiales y de mano de obra menor, con un rendimiento de vuelo superior.
Examinando al detalle los tres factores: costo de materiales, caracteristicas de vuelo y mano de obra en la construccion, noto las siguientes diferencias entre los veleritos con y sin cola:
Por un lado, todos los veleros sin cola sufren un recargo del 5% en el peso basico alar, producido por la flecha de aproximadamente 20 grados que forma el larguero (llamo peso basico alar al cociente que resulta de dividir el peso de las alas por su superficie).
Por otro lado se producen reducciones de peso por las siguientes razones:
- Supresion de la seccion de fuselaje anterior a las alas y, por lo tanto, reduccion de la longitud de la maquina de 1.2 a 1.50 metro.
- Supresion de la parte del fuselaje que sostiene el empenaje.
- Supresion del timon de profundidad, pues los alerones asumen su funcion, sin recargo de peso.
- Supresion del timon de direccion, pues las aletas de freno asumen su funcion, sin recargo en el peso.
- Supresion de un sistema de comandos, pues el comando de alerones funciona en combinacion como comando de profundidad.
- Supresion de tomas de montaje, pues resulta posible el transporte del velero por carretera, sin desarmarlo, merced a su longitud reducida.
- Menor superficie de las alas a igual carga alar que el velero convencional con cola.
Con respecto a las caracteristicas de vuelo, quiero reafirmar ante todo el excelente comportamiento observado en mis veleros durante el vuelo en perdida de velocidad. Las alas en flecha dan al avion sin cola una amortiguacion longitudinal superior en mas del doble a la del avion convencional; por lo tanto, y a pesar de su momento de inercia menor, todos los movimientos alrededor del eje transversal se producen con la misma velocidad angular. La sensibilidad contra rachas es igual en todos los veleros sin cola que en los con cola, ya que la misma depende, en primer lugar, de la carga alar, vale decir, del peso.
Ni por la estabilidad de la maquina ni por la reaccion de los comandos, un piloto puede asegurar que esta volando un avion con o sin cola; por lo tanto, el cansancio mental se produce en ambas alternativas por igual.
Refiriendose a las diferencias de mano de obra que median entre la construccion de uno u otro avion, considero que la construccion de un velerito sin cola no es mas complicada que la del mismo con cola. El aumento de trabajo que reporta hacer alas en flecha con relacion a las alas rectas, es menor al que ocasionan las alas acodadas con respecto a las mismas rectas. En lo que se refiere a alabeamiento alar, este debe calcularse en exceso, para compensar deficiencias que pueden producirse durante la construccion por un grupo de aficionados. Las perdidas de fineza aerodinamica que se producen en esta forma son las mismas en todo caso, pero no podran evitarse sin la aplicacion de dispositivos especiales de armado y control.
Resumiendo todo lo antedicho, afirmo que considero promisorio el desarrollo del velerito de performance, ya sea construido como ala volante tipo "piloto acostado" o como "velerito sin cola con piloto sentado".