Investigadores de la Nasa sometieron recientemente un nuevo diseño de ala, de apariencia alargada y delgada, con una estructura ligera, a una serie de pruebas rigurosas para determinar sus límites estructurales. Los resultados los dejaron optimistas sobre el potencial del ala, incluso cuando la llevaron más allá de sus límites previstos.
El prototipo SWEET-15 (Experimento de Ala Estructural de 4,5 metros para la Evaluación del Refuerzo de Estructura) forma parte de la investigación de la Nasa para desarrollar aeronaves ultraeficientes del futuro. El diseño incorpora un ala larga sostenida por un puntal aerodinámico, basado en el concepto anterior de la Nasa de Ala Transónica Reforzada por Estructura.
El equipo de investigación está trabajando para determinar si el diseño del SWEET-15 y sus nuevas estructuras ligeras podrían ayudar a los aviones comerciales a ahorrar combustible. Pero primero, necesitan comprender cómo se comporta bajo las fuerzas a las que se someten las alas en vuelo.
El diseño del SWEET-15 surgió de la combinación de cinco tecnologías avanzadas de fabricación y ensamblaje de materiales compuestos que permitieron obtener un diseño estructural innovador. El prototipo de 4,5 metros de longitud fue diseñado y fabricado en el Centro de Investigación Langley de la Nasa en Hampton, Virginia, antes de ser trasladado al Centro de Investigación de Vuelo Armstrong de la Nasa en Edwards, California, para su evaluación.
Durante varios meses, los ingenieros de la Nasa doblaron intencionadamente el ala de prueba en el Laboratorio de Cargas de Vuelo del Centro Armstrong de la Nasa. Se colocaron numerosos sensores de tensión y carga, incluidos sensores de tensión de fibra óptica, en toda la estructura para registrar cómo respondía el ala a medida que aumentaban las fuerzas.
Los datos de los sensores confirmaron las predicciones de los modelos informáticos de la Nasa. Según los resultados iniciales, el ala soportó sin problemas las fuerzas previstas durante el vuelo. Estos resultados brindaron al equipo la confianza necesaria en los nuevos métodos y enfoques de fabricación para la unión de las piezas del ala utilizadas en SWEET-15, lo que podría contribuir al diseño de aeronaves más eficientes en el futuro. El método de fabricación, desarrollado en el Centro de Investigación Langley de la Nasa mediante el robot de Ensamblaje Estructural Integrado de Materiales Compuestos Avanzados (ISMA), tiene como objetivo producir estructuras compuestas más ligeras y resistentes para vehículos aeroespaciales.
La prueba concluyó con una prueba deliberada hasta el fallo, en la que los ingenieros aumentaron las cargas más allá de los límites de diseño del ala para determinar cómo y dónde fallaría. La estructura finalmente falló a aproximadamente el 127% de su carga límite de diseño, con daños visibles cerca del borde posterior del ala y en la cubierta superior. Esta parte de la prueba proporcionó información valiosa sobre cómo se comportan las uniones que conectan el ala con su puntal principal y un puntal secundario, denominado puntal de refuerzo, bajo fuerzas que superan los límites de vuelo previstos.
Esta es la primera vez que una configuración de ala arriostrada con estructura de celosía compuesta representativa se somete a este tipo de evaluación estructural. Esto fue posible gracias a la colaboración entre centros y proyectos de la Nasa, donde los investigadores utilizaron recursos de la agencia, como el Sistema de Detección por Fibra Óptica desarrollado para recopilar datos tanto de aeronaves como de naves espaciales.
Para prepararse para las pruebas, los ingenieros del Centro Langley de la Nasa diseñaron, analizaron y fabricaron el ala, y completaron los preparativos de seguridad y la configuración del laboratorio.
Los investigadores analizarán ahora los datos recopilados durante las pruebas para servir de base a futuros diseños de fuselajes y apoyar los esfuerzos continuos de la Nasa para desarrollar tecnologías de aviación más eficientes.
El trabajo se lleva a cabo a través del proyecto Demostrador de Vuelo Subsónico de la Nasa, perteneciente a la Dirección de Misiones de Investigación y Tecnología de la agencia. Las pruebas exitosas de múltiples componentes innovadores representan un hito en la investigación aeronáutica de la Nasa.
