¡AVIONES DEL FUTURO!
Investigadores de la NASA estudian insectos y pájaros, y utilizan materiales «inteligentes» con propiedades extraordinarias para desarrollar diseños de nuevos y sorprendentes aviones.
Acceda al texto completo haciendo click en «Leer más…». «Los pájaros son mucho más maniobrables que nuestros aviones actuales. Los pájaros pueden revolotear, volar hacia atrás y a los lados. ¡Y los insectos – ah, para qué hablar! — vuelan cabeza abajo, hacen loop-de-loop, todo tipo de cosas.» Anna McGowan, directora del programa Proyecto Morphing (Imitando) del Centro de Investigaciones Langley de la NASA
El «avión personal » que reemplaza el amado automóvil en las cocheras de las personas, puede que aún esté en el ámbito de las películas de dibujos animados del sábado en la mañana, pero los investigadores del Centro de Investigaciones Langley (LaRC en inglés) de la NASA, se encuentran desarrollando exóticas tecnologías que pudiesen estar acercando a la realidad el «auto-aéreo» personal.
Y los autos-aéreos son sólo el comienzo.
Las alas auto-reparables que se flexionan y reaccionan como organismos vivientes, bombarderos versátiles que maniobran tan ágilmente como los aviones caza, y bandadas de mini-aviones no tripulados son sólo algunas de las posibilidades tipo ciencia- ficción que estas tecnologías de nueva generación podrán hacer posible en las próximas décadas.
Los aviones del mañana podrán tener alas auto-flexionantes, que podrían operar sin flaps – y así reducir el frenado de estos elementos reduciendo costos de combustible.
Como base de estos saltos cuánticos inminentes en la tecnología aerospacial están los materiales «inteligentes» — elementos con propiedades insospechadas, tales como la habilidad de curvarse a una orden, «sentir» la presión, y transformarse de líquido a sólido, cuando son sometidos a un campo magnético.
«Esta es tecnología que la mayoría de las personas no saben siquiera que exista, » dijo Anna McGowan, Directora del programa Proyecto Morphing (Imitando) del LaRC, que está desarrollando estas nuevas tecnologías.
La tarea del Proyecto Morphing es imaginar o prever como serán los diseños aeroespaciales más avanzados dentro de 20 años y comenzar a desarrollar las tecnologías para que esto se convierta en realidad.
Por ejemplo, un auto-aéreo personal necesita ser compacto, además de ser capaz de volar a velocidades muy altas y muy bajas.
«Sabemos que para llegar a tener un vehículo tipo ‘Supersónicos’ (Jetsons), vamos probablemente a necesitar un ala que pueda sobrellevar cambios radicales en su configuración,» dijo McGowan. «El tipo de ala que se necesita a velocidades muy bajas y el tipo de ala que se necesita a velocidades muy altas son completamente diferentes.»
Actualmente algunos aviones son capaces de reorientar sus alas, como el F-14 Tomcat de la Marina de EEUU, y el bombardero supersónico B-1. Estos aviones usan alas rígidas montadas en pivotes grandes y pesados, colocados en el fuselaje del avión.
En contraste, los científicos del Proyecto Morphing imaginan un ala que se pueda extender y recoger según órdenes de comando, usando aleaciones metálicas con «memoria» u otros materiales «inteligentes» novedosos. El propio material del ala se curvará para crear una nueva forma.
Las aleaciones con memoria de forma o configuración tienen la poco usual propiedad de regresar instantáneamente a su forma original con mucha fuerza, cuando se les aplica una cierta cantidad de calor. Estos materiales pueden «entrenarse» para regresar a su forma original predeterminada.
Entre los exóticos materiales «inteligentes» que están siendo desarrollados por el Proyecto Morphing, uno de los más corrientes son las aleaciones con memoria de forma.
¡Imagine ver como una bala es disparada a través de una lámina de material, para luego presenciar cómo el material se «cura» instantáneamente detrás de la bala! Recuerde que esto no es ciencia ficción, ni una escena de Terminator 2. Los materiales auto-reparables existen actualmente, y los científicos del LaRC trabajan para revelar sus secretos.
«Lo que hicimos en Langley-NASA fue básicamente diseccionar ciertos materiales para contestar la pregunta, ¿cómo es que esto ocurre?» dijo McGowan. «Al hacerlo, podemos de hecho reducirlos a modelos computacionales al nivel de las moléculas.»
«Una vez que comprendemos el comportamiento del material a ese nivel, entonces podemos crear diseños ‘a pedido’ de materiales ‘inteligentes’,» agregó ella.
LaRC está también desarrollando variedades especiales de materiales piezoeléctricos. Estas sustancias vinculan un voltaje eléctrico con movimiento. Al deformarse un material piezoeléctrico se genera un voltaje. Y si al contrario, se aplica un voltaje, el material se deforma.
Los científicos pueden utilizar estas propiedades para diseñar materiales piezoeléctricos que funcionen tanto como sensores de tensión o como «actuadores» — aparatos que generan pequeños movimientos en las máquinas, como el movimiento de los flaps de las alas.
En combinación con la micro-electrónica, estos materiales pueden conducir a avances radicales en el diseño de aviones.
«Cuando miramos 20 años hacia el futuro, vemos aviones que tienen dispositivos para auto-diagnóstico y auto-reparación en tiempo real,» dijo McGowan.
«Para hacer posible esta tecnología, se necesita distribuir estos actuadores y sensores a través de las alas. Esto es parecido a la forma como opera el cuerpo humano. Tenemos músculos y nervios a través de todo nuestros cuerpos — por lo que estamos conscientes de lo que le está ocurriendo en nuestro cuerpo y podemos reaccionar a ello de muchas formas.»
El parecido con la biología no termina allí. Una de las avenidas de investigación del Proyecto Morphing es examinar cómo la naturaleza hace las cosas que hace bien. Los científicos esperan que puedan aprender estas lecciones, para mejorar sus propios diseños.
«La naturaleza hace cosas a las que no podemos ni siquiera acercarnos a imitar. Los pájaros son mucho más maniobrables de lo que son hoy nuestros aviones. Los pájaros pueden revolotear, volar hacia atrás y a los lados. ¡Y los insectos – ah, para qué hablar! — vuelan cabeza abajo, hacen loop-de-loop, todo tipo de cosas. No podemos ni siquiera acercarnos a eso [todavía],» dijo McGowan.
Esta práctica, llamada «biomimética,» de aprender de la naturaleza, ha llevado — entre otras cosas — a la realización de una réplica del hueso.
El hueso es muy ligero debido a su interior poroso, pero también es muy resistente. Los científicos de LaRC pueden construir estructuras similares al hueso, inyectando microesferas de polímeros en envases preparados en la forma deseada, luego se calientan las esferas para que se fundan como pequeñas burbujas de jabón.
«Si se pudiera obtener la resistencia y liviandad de estas estructuras tipo hueso, a las que me estoy refiriendo, luego les agregamos sensores tipo nervios y estos actuadores flexibles, lo que obtendríamos finalmente es una estructura extremadamente liviana, muy resistente, auto-sensible y auto-actuante.»
Compare esta visión a las estructuras rígidas, torpes y pesadas de las que están hechos los aviones de hoy día, y tendrá una idea de los aportes dramáticos que los materiales «inteligentes» podrían hacer al diseño aerospacial.
Como con todas las ciencias básicas, los usos de estos materiales «inteligentes» se extenderán a tecnologías fuera de la industria aeroespacial.
«Estamos trabajando muy estrechamente con dos grupos de comercialización apoyados por la NASA,» dijo McGowan, «y la perspectiva del aprovechamiento de estas tecnologías es del orden de los millones de aplicaciones.»
Créditos y Contactos
Autor: Dr.Tony Phillips
Editor de Producción: Dr.Tony Phillips
Curador: Bryan Walls
Relaciones con la Prensa: Steve Roy
Oficial NASA Responsable: Ron Koczor
Publicación original, fotos y más información aquí
