ALAS MARAVILLOSAS ALAS

Adam Y Zhang pajaro

Alas maravillosas alas “LAS ALAS SON PARA SIEMPRE”.

Las aves para poder volar cuentan con unas extremidades torácicas llamadas genéricamente “alas”, también los quirópteros como los murciélagos las utilizan así como varias especies de insectos. La diferencia entre ellas es que algunas tienen plumas y otras no. Pero todas comparten con nosotros los humanos cuatro aspectos fundamentales para poder volar: Deben de tener capacidad de “levantamiento”; deben producir “empuje” para poder vencer la “resistencia al avance” y la atracción de la gravedad o “masa” (peso). Así pues la clave para el vuelo de ambas especies animales (aves y humanos) son las alas que cuentan con un perfil aerodinámico diseñado por la naturaleza y copiado por nosotros, abombado por arriba y plano por abajo para que las moléculas de aire al circular por estas superficies produzcan lo que en aviación conocemos como “fuerza de sustentación”. Todos, o casi todos los conceptos elementales de aerodinámica los hemos aprendido de las aves, aunque al observarlas volar no puede uno más que maravillarse de ese portento. A mí me da la impresión de que los pájaros en su vuelo son una combinación de avión normal y de helicóptero, al verlos aterrizar y presentar las alas no puedo sino recordar como aterriza un helicóptero. En la prehistoria, el Pteranodon y el curiosamente llamado Quetzalcoatlus en honor a Quetzalcóatl, también surcaban los aires y tenían en común sus alas membranosas y la presencia de aditamentos para estabilizar sus vuelos, ya sea en la cola o al frente. Esa lección de aerodinámica la aprendí de chico cuando soltaba al aire los famosos papalotes con su respectiva cola de tela para estabilizarlo.

El Pájaro de Saqqara o El Planeador de Saqqara, fue hallado en 1891 en la tumba de Pa-di-Amón en la antigua necrópolis egipcia de Saqqara, tallado en madera de sicómoro se asemeja a un aerodinámico avión en miniatura y no ha sido el único, se afirma que en otras tumbas han hallado más de una docena de planeadores similares. Actualmente se encuentra en el Museo egipcio de El Cairo.

En 1841, los arqueólogos encontraron una figura de pájaro de madera de sicomoro en perfectas condiciones de conservación. Al observar dicha figura llamada “Pájaro de Saqqara” podemos ver la elegancia de sus alas perfectamente diseñadas, incluso tiene cola para estabilizarlo aunque carece de plano horizontal. Al verlo no puedo más que imaginarme el parecido con algunos diseños de aviones modernos lo cual es sorprendente para una antigüedad de 200 A.C. Las alas en los aviones pueden ir arriba, al medio o abajo del fuselaje, pero también pueden ser dobles o triples, cortas o largas, anchas o delgadas. Entre fabricantes de aviones había un dicho que decía: “si Dios hubiera querido que los aviones tuvieran alas altas, Beechcraft los hubiera fabricado” haciendo referencia a sus competidores de la marca Cessna con aviones de ala alta mayormente. En virtud de que este no es un tratado de aerodinámica vamos a dejar por la paz los ángulos de ataque, ángulos diedros, corrimientos y cuerdas aerodinámicas, placa plana, capa limite, ondas de choque, flujo laminar y coeficiente de sustentación. De todas las actividades humanas el vuelo es la más desafiante y sin lugar a dudas la más hermosa manifestación de ingenio. Para volar los hombres y las aves necesitamos, ya lo dijimos, algo que produzca “levantamiento” el cual debe ser igual o mayor al peso de su propietario para poder sostenerlo. Platón decía: “El hombre es un animal bípedo sin plumas”, Ben Franklin agregó: “pero hacemos herramientas” Las aves ya nacen con su aditamento para el vuelo y saben cómo utilizarlo; el hombre no, tenemos que ingeniarnos para vencer a la gravedad, al final del cuento: ambos animales saben cómo volar, unos batiendo sus alas, los humanos estudiando a la naturaleza. Leonardo Da Vinci se dedicó con singular interés a estudiar las alas de algunas aves y murciélagos y diseñó un ornitóptero que nunca voló. Sin embargo creía firmemente en la capacidad humana para el vuelo, nos dejó estas palabras: “ un pájaro es un instrumento que trabaja de acuerdo a leyes matemáticas, las cuales están al alcance del hombre para reproducir”. Casualmente, el hombre jamás ha podido imitar en ese sentido (en el de batir las alas) a las aves, mecánicamente es muy complicado y para el tamaño de los humanos necesitaríamos unas alas enormes, mucho más grandes de las que portan los ángeles de las pinturas y para moverlas tendríamos que tener una musculatura hercúlea, cosa que no es así. En conclusión: todavía está por verse un modelo de “ornitóptero” que vuele batiendo las alas.

En 1809 un ingeniero inglés George Cayley a quien muchos consideran el “padre de la aeronáutica” diseñó varios modelos de planeadores, todos con cola, pero al parecer con ninguno de ellos tuvo resultados favorables, hasta que en 1852 construyó un planeador con el cual efectuaron varios vuelos en los que su ayudante le reclamó a Cayley: me contrató para dirigir no para volar. Siguieron luego pioneros tales como Otto Lilienthal, otro ingeniero alemán quien en sus vuelos logró obtener cierto grado de control lateral por medio del torcimiento de las alas, pero no tenía control vertical para bajar o subir, finalmente Lilienthal falleció a raíz de un accidente en uno de sus planeadores. Los aviones, como las aves, están dotados de todo tipo de alas, pero en general puede decirse que con el paso del tiempo nuestros aviones han sufrido cambios radicales, sobre todo en cuanto aerodinámica se refiere. Al principio de la aviación las alas eran extremadamente delgadas y livianas, no tenían que soportar grandes esfuerzos, luego vino la necesidad humana de ir más lejos y más rápido, eso devino en la necesidad de llevar más gasolina, pero ¿en dónde? En las alas, por supuesto, así que allá fueron los ingenieros para crear alas lo suficientemente gruesas como para poder llevar en ellas enormes tanques de combustible internos. El problema fue que entre más gruesa un ala más lenta es la velocidad que resiste y entre más delgada es menor la sustentación que proporcionan. Los enormes aviones modernos llevan cantidades navegables de combustible en las alas, como los 747. Los aviones militares requieren velocidad y alcance. Durante la II Guerra los bombarderos estratégicos de los aliados como el B-24 y el Lancaster podían volar grandes distancias pero sus escoltas estaban muy limitados, hasta que fueron apareciendo modelos como el P-51 que ya los podían acompañar durante todas las misiones, aunque era tremendamente cansado para los pilotos de pelea que tenían que volar horas y horas sin ayuda. Por cierto el secreto para que el B-24 pudiera volar tan largas distancias fueron sus alas. Las alas de los aviones militares de combate son extremadamente delgadas y pequeñas, como las del F-5 y las del F-104, estos aviones en lugar de alas parece que llevan algún aditamento pegado al fuselaje; son muy veloces y muy potentes. Las alas de todos los aviones actualmente cuentan con tres aditamentos básicamente: flaps, slats y speed-brakes, algunos fabricantes quisquillosos colocan una especie de aletas para crear pequeñas turbulencias en las alas por lo que los hemos bautizado como: “generadores de vórtice” (vortex generators). Los primeros (los flaps) todo mundo los conoce ya que se extienden atrás del ala por el borde de salida para aumentar la combadura del ala y hacerla que pueda volar a menores velocidades, igual sucede con los slats, con la diferencia que estos van situados adelante en el borde de ataque de las alas, pero su función es la misma: crear una mejor combadura del ala para bajar las velocidades de aterrizaje de los aviones. Los speed brakes o “frenos de velocidad” se utilizan para reducir drásticamente la velocidad de los aviones, también se les llama “spoilers” debido a que destruyen prácticamente el flujo de aire en las alas haciendo que los aviones “frenen” en el aire, es decir, que pierdan velocidad rápidamente. A este respecto existe actualmente una discusión en cuanto a que en aviones, por ejemplo, como el DC-9 se pueden utilizar tanto como speed-brakes o frenos de velocidad y como spoilers. ¿Cuándo cambian de nombre? Los pilotos de los DC-9 dicen que cuando se extiende a 30 grados son frenos de velocidad y que cuando se extienden más allá, hasta los 60 grados, son spoilers. Los pilotos militares no entran en esa discusión para ellos son simplemente speed-brakes, así estén ubicados en las alas o en el fuselaje. A algunos pilotos no les gusta utilizar estos aditamentos sobre todo a altas velocidades debido a que producen una vibración perceptible en los aviones y no quieren que se le tire el whiskey al patrón. Mi criterio personal: todos los aviones tienen sus PSO a los cuales apegarse, si tenemos speed-brakes hay que usarlas cuando se requieran o cuando operativamente sea mandatorio. Si los pilotos ejecutivos o de línea aérea no quieren molestar a sus pasajeros más les vale hacer bien sus cálculos para el descenso, pero si los necesitan por favor… ¡utilícelos! Es curioso ver durante el aterrizaje como las alas de los 727 se descomponen hasta casi desaparecer entre tanto flaps, slats y spoilers. Solo un piloto es capaz de hallar belleza en un ala. Tomemos por ejemplo las alas del Spitfire inglés, esa forma elíptica en vuelo le da una elegancia extrema, además de ser muy efectiva para maniobras de combate; o las muy peculiares alas del Vought F4U Corsair que se les tuvo que dar esa forma aerodinámica para permitir la instalación de un enorme motor radial y su respectiva hélice de cuatro palas. Aparte, las alas deben permitir a un avión de caza colocarles el armamento ofensivo así como las municiones, además, en sus “puntos duros” debajo de las alas deben poder llevar más armamento ofensivo. Las alas en forma de delta del bombardero británico Vulcan son simplemente hermosas. Ni para qué hablarles de las alas del Concorde, epitome de pureza y de belleza aunadas para crear una pieza única de aerodinámica. Las alas le dan a un

La flota de Bell Boeing V-22 Osprey supera las 500.000 horas de vuelo.

ave sus características de vuelo, ni qué decir de un avión. Para mí el caza F-104 es una turbina con un piloto al frente, las alas casi están de adorno, casi. Sin ellas no podría volar, pero parece que le sobran. Un Stearman PT-17 en cambio tiene dos gruesas alas que no tienen nada más que costillas y largueros pero que le dan una suavidad en sus maneras muy difícil de imitar, toda esa madera e hilos del Stearman están forrados con tela, luego endopada y pintada para permitir que el aire se deslice suave y lentamente en ellas y produzca la magia de volar, sin tantos aspavientos. Y hablando de vientos, las alas del Stearman están unidas por medio de cables que cuando se excede uno en la velocidad empiezan a vibrar como las cuerdas de un piano y le avisan al piloto que le baje sin necesidad de ver los instrumentos. Existe una característica que tienen todas las alas: el efecto de tierra (o ground effect). Es una característica que desarrollan los perfiles alares al desplazarse por el aire estando muy cerca del suelo y consiste en la creación de una especie de colchón de aire debajo de las alas y que va en proporción a la envergadura. Para recibir una lección gratis sobre el ground effect uno solo tiene que observar el vuelo de los pelicanos, vuelan tan cerca de la superficie del mar que no tienen necesidad de batir las alas, simplemente se deslizan utilizando el efecto de tierra, claro, ellos andan de pesca, pero su modo de controlar el vuelo a ras de las olas es una belleza. Las alas son temperamentales, sí, señor. No permiten por nada del mundo que se les forme hielo, porque pierden todas sus características. Las alas pueden ser gruesas, delgadas, cortas o largas, todo depende para que las quiera uno. Si un piloto no respeta sus alas lo meten en un problema (un stall o una barrena) y en cambio si las trata uno bien siempre responden alegremente a los controles. Un ala para poder volar correctamente debe estar perfectamente limpia y pulida, sin ningún desperfecto, remache o tornillo suelto, las alas forradas de tela son particularmente delicadas, ya que no puede uno pisarlas donde no se debe. Cuando vamos despegando cada ala en particular sabe cuándo iniciar el vuelo sin necesidad de que el piloto las obligue a volar, solas dan de sí y nos llevan a disfrutar del excelso placer del vuelo tranquilo, no quiero decir que en un T-33 no sepan cuándo volar, esas alas rectas necesitan velocidad, eso sí, pero una vez encarrerados, ni quién los pare, en cambio un Aeronca no requiere de tanto argüende. El transbordador espacial también tiene sus alas, muy delicadas por cierto, las cuales no cuentan más que con alerones, no flaps, no nada, una vez que los pilotos hacen la “nivelada” no hay poder humano que les pueda ayudar, todo depende de esas alas maravillosas, hasta el día de hoy nunca han fallado (los pilotos tampoco), siempre nivelan perfecto y hacen el contacto con las dos ruedas del tren principal al mismo tiempo, siempre, una y otra vez con una exactitud meridiana. A propósito, las hermosas alas en delta del Concorde son multifuncionales ya que se emplean para controlarlo tanto lateralmente como el cabeceo, además de sostener los motores cargan 131,000 litros de combustible. No flaps, no slats solo ángulo de ataque. No había cosa más hermosa que ver un Concorde durante la aproximación con su figura delgada y elegante. Los helicópteros son un caso especial por la sencilla razón que sus alas van girando para proporcionar el tan deseado levantamiento, pueden volar verticalmente, hacia adelante, hacia atrás, de lado, o una combinación de todos los modos. Son un elemento extremadamente versátil y los hace muy útil para las fuerzas armadas así como para múltiples aplicaciones en la vida civil. Existen dos tipos de pilotos: de ala fija y de ala rotatoria. Actualmente se ha desarrollado un tipo de aeronave que combina las dos características el Osprey V-22, ya que cuenta con dos enormes rotores en sus alas los cuales los puede colocar vertical u horizontal o una combinación de ambos para hacer transición entre vuelo estático de un helicóptero y reasumir el vuelo de un avión normal a gran velocidad ya que aparte de sus enormes rotores también cuentan con alas comunes y corrientes. Las alas, lo doy por un hecho, van a seguir evolucionando hasta donde la imaginación humana lo permita, en cuanto a las aves, ellas van a seguir esperando a que el hombre pueda despegar sin ningún tipo de motor, en forma estática cargando su propio peso y lograr un vuelo perfecto. P.D. Para diseñar un ala los ingenieros toman en cuenta qué quiere hacer con ellas: volar muy rápido, volar muy lejos o cargar mucho peso…o tal vez simplemente volar.

BIBLIOGRAFÍA: “Song of the Sky” de Guy Munchie 1950. Smithsonian Guide to aviation del señor Donald López. Los que deseen profundizar más en las cuestiones aerodinámicas les recomiendo leer el libro “Basic aerodynamics for naval aviators” del gobierno de EE.UU., muchas gráficas, muchas fórmulas, pero también mucha información muy útil. También pueden consultar el libro: “Fly the wing” de Jim Webb y Billy Walker.