Ala voladora: De Horten a Marte

Las alas voladoras de la SGM, décadas por delante de su tiempo
En los últimos meses de la Segunda Guerra Mundial, la Alemania nazi probó un luchador más nave espacial experimental que aviones. Sólo ahora estamos darse cuenta de lo que estaba inspirado. BBC Future mira el Horten Ho 229, uno de los diseños más futuristas de la aviación.

Por Stephen Dowling - BBC

En diciembre, el fabricante de aviones estadounidense Northrop Grumman dio a conocer un diseño revolucionario para un futuro avión de combate que podrían, teóricamente, sobrevolar las zonas de guerra del siglo venidero.
Su concepto se parece más a un platillo volador que a un avión de combate - es lo que la aviación expertos llaman un "ala volante ', un diseño que abandona a la aleta de la cola tradicional en la parte posterior. Este diseño ayuda a reducir el tamaño de la aeronave, y crea una forma más suave - una menor probabilidad de rebotar señales de radar de ser enviados para detectarlo.


El concepto de Northrop Grumman para un caza ala volante tiene similitudes con el diseño innovador Hortens '(Crédito: Northrop Grumman)

Se ve tan futurista como se podría obtener para un avión de combate, pero su génesis va mucho más atrás de lo que piensa - a un diseño de aviones de combate verdaderamente innovador construido y volado en la Alemania nazi en los últimos días de la Segunda Guerra Mundial.
Si bien dicha aeronave - el Horten Ho 229 - podría ser una nota al pie en la historia de la aviación, pero estaba tan adelantada a su tiempo que sus secretos aerodinámicos aún no se entienden completamente. De hecho, hay un jefe científico de la NASA sigue trabajando en descubrir cómo sus creadores lograron superar los retos considerables aerodinámicas que deberían haber hecho que sea imposible de volar.


El diseño del Ho 229 era muy avanzado para su época (Crédito: Malyszkz / Wikipedia /)

El diseño "ala voladora" no es un espectáculo todos los días en nuestros cielos, porque es muy duro para hacer el trabajo. Al deshacerse de la cola - que ayuda a mantener estable la aeronave y la detiene la "guiñada" de lado a lado - el avión es mucho más difícil de controlar. Entonces, ¿por qué tratar de construir algo que era inherentemente difícil de volar?
Si se puede hacer una obra ala volador, tiene varios beneficios. El avión resultante se vuelve difícil de detectar en el radar, en parte porque no tiene aletas de la cola que se va a recuperar las ondas de radar. La forma lisa también significa que el avión tiene la menor fricción posible, lo que significa que puede ser más ligero y más eficiente en combustible, y posiblemente volar más rápido que un avión de forma más convencional con el mismo motor.

Los Hortens desarrollaron su enfoque ala volante con resultados cada vez más eficaces

Todo eso se ve bien en el papel - pero conseguir que funcione en el mundo real es mucho más difícil. alas de vuelo han demostrado ser un dolor de cabeza para los diseñadores de aviones que se remonta casi a la época de los hermanos Wright. Todo esto hace que los logros de los hermanos alemanes Horten tan impresionante.
Los Hortens - Walter y Reimar - comenzaron a diseñar aviones a principios de 1930, mientras que Alemania estaba prohibida oficialmente de tener una fuerza aérea bajo las restricciones del Tratado de Versalles siguiente a la Primera Guerra Mundial. Los hermanos se habían unido luciendo clubes aéreos, creados como una forma de eludir esas restricciones, y que fueron la base para lo que podría convertirse en la fuerza aérea de la Alemania nazi, la Luftwaffe.
Muchos de los aviadores aficionados que luego se convertirían en pilotos de la Luftwaffe cortando los dientes al volar varios planeadores y planeadores'', aviones sin motor que les enseñaron los rudimentos de volar. Los hermanos Horten combinados con el diseño de aviones que vuelan, así - girando del salón-habitación de la familia en un taller para trabajar en nuevos diseños, según el sitio web de la aviación Aerostories.

Nuevo caza

La pareja siguió algunas de las ideas esotéricas de no convencional diseñador de aviones Frederich Lippisch, que fue un pionero de diseños de aeronaves de ala delta; otra forma radical, que entró en su cuenta una vez que se habían desarrollado los motores a reacción. Los Hortens desarrollaron su enfoque ala volante con resultados cada vez más eficaces, que termina en su planeador Horten Ho IV, en el que el piloto yacía boca abajo en la aeronave, lo que significaba la carlinga no sobresalir tan lejos del fuselaje y crear resistencia aerodinámica.
Por el momento se está probando el planeador Ho IV, Walter Horten ya había servido como piloto de combate de la Luftwaffe durante la Batalla de Inglaterra. Russ Lee, un conservador en el Smithsonian Air and Space Museum en Washington DC, dice que esto fue un punto de inflexión. "Los alemanes, por supuesto, perdieron la batalla de Inglaterra, y Walter se dio cuenta de que Alemania necesitaba un nuevo tipo de aviones de combate. Y un avión de ala-volante podría hacer que la buena nueva de combate ".
Al mismo tiempo, el jefe de la Luftwaffe, Hermann Goering, había solicitado diseños en un proyecto llamado "3x1000" - aeronaves que sería capaz de llevar 1.000 kilogramos (2,200lb) de carga de bomba, 1.000 millas (1.600 kilómetros), a 1.000 kilómetros / h (625 mph). Eso llevó a los Hortens a desarrollar lo que eventualmente se convertiría en los prototipos Ho 229. El primero de los tres prototipos fueron un planeador sin motor, construido para poner a prueba el diseño aerodinámico. El segundo añade motores a reacción, y voló con éxito el 2 de febrero de 1945, a pesar de que se estrelló después de fallo de motor en otro vuelo de prueba un par de semanas más tarde, matando a su piloto de pruebas. Sin embargo, las pruebas demostraron, dice Lee, que el avión pudiera despegar, volar en crucero y aterrizar, y el diseño básico de la aeronave era sólido.


El prototipo Ho 229 se encuentra actualmente en restauración (Crédito: BrettC23 / Wikipedia / CC BY-SA 4.0)

Lee tiene una buena razón para conocer la historia de fondo Ho 229 tan bien; él es responsable de defender y restaurar el único otro Ho 229 que se han construido, el tercero, el prototipo parcialmente terminado, conocido como el Ho 229 V3. Fue tomada - al igual que muchos otros ejemplares de diseño de vanguardia aviones alemanes - a los EE.UU. después de la Segunda Guerra Mundial. En el camino, se pasó un breve tiempo en el centro de pruebas británico en Farnborough, cerca de Londres.
"La palabra revolucionaria no es apropiado cuando se está hablando de los Ho 229", dice Lee. "Los Hortens estaban más avanzados en esta área que nadie en el mundo."

El Northrop B-2, el avión que está a la vanguardia de la disuasión nuclear de Estados Unidos, se ve a primera vista como un descendiente obvio de genio del diseño de los Hortens '. Tanto es así, que algunos comentaristas describen Ho los 229 como "primer bombardero invisible del mundo" - a pesar de su papel habría sido para derribar las flotas de bombarderos aliados que estaban atacando objetivos industriales y ciudades alemanas.

Una de las cosas más difícil es conseguir una aeronave sin cola para ser capaz de volar durante una parada - Russ Lee, Smithsonian Air and Space

"El simple hecho de una de estas cosas para volar, así que tuvo que hacer el ala de hacer todo el trabajo, y terminar con un plano que se comportó como un avión convencional con una cola."
Además de la tendencia a lado "guiñada" a lado en el mejor de los casos, un avión sin cola puede llegar a ser casi incontrolable cuando el motor se detiene. "Una de las grandes cosas con este avión era su estabilidad en vuelo. Una de las cosas más difícil es conseguir una aeronave sin cola para poder ser capaz de volar durante una parada, y eso es algo que cada avión tiene que ser capaz de completar ", dice Lee.
Los Hortens eran capaces de mantener su avión estable, haciendo que el ala larga y delgada (conocido como un ala de alta relación de aspecto). Esto extendió el peso de la aeronave a través de una mayor área de superficie, y también disminuye la proporción de aire que crea un vórtice alrededor del ala - un mini torbellino que crea la fricción - la desaceleración del avión hacia abajo.

Forma radical

Reimar Horten puede no haber sido plenamente consciente de que él era la solución de estos dos problemas cruciales aerodinámicas de un solo golpe. Eso es lo que Al Bowers, un científico jefe de la NASA en el Centro de Investigación de Vuelo Neil Armstrong en una California cree. Bowers ha estado probando los principios de diseño de Horten durante muchos años. Bowers dice el genio de Reimar Horten estaba en el uso de un ala "forma de campana", para anular las cuestiones de guiñada de una aeronave sin cola por lo general sufre, pero que también reduce la fricción.
Las alas del Ho 229 son radicalmente diferentes a la clase de forma elíptica que fue pensada para generar la mayor parte de elevación y reducir la resistencia (se ven en el ala de un caza Spitfire de la Segunda Guerra Mundial a continuación, un ejemplo de un ala elíptica convencional).


En la década de 1940, la mayoría de aviones tenía alas elípticas, como el Spitfire se ve aquí (Crédito: IStock)

El diseño de las alas de Horten se hizo eco de los principios de otro diseñador alemán pionero, Ludwig Prandtl, que fue el primer científico aerodinámica hacer hincapié en que la forma de una punta de ala podría afectar enormemente la capacidad de vuelo de una aeronave. También había ocurrido con el ala en forma de campana en la década de 1930, pero lo había hecho para reducir la resistencia, sin darse cuenta de que también resolvería los problemas de guiñada en una aeronave sin cola. El ala, de muchas maneras, es hacer lo que hace el ala de un pájaro en vuelo; evolución aún no ha sentido la necesidad de poner la cola en posición vertical sobre un ave, después de todo.
"El Ho 229 estaba a décadas por delante de su tiempo", dice Bowers. "Creo que va a ser mostrado como el progenitor del futuro de la aviación".
Los diseños de alas que vuelan ganaron algo de crédito en la década de 1950, principalmente debido a los esfuerzos de Jack Northrop, que habían sido inspirados por ver algunos de los planeadores deportivos del Horten en la década de 1930. El capturado Ho 229 también puede haberle animado. sin éxito YB-35 de Northrop volar diseño de las alas del bombardero de la década de 1940, fue paralizado por problemas de vibración masivos causados ​​por los motores de hélice, demostrando que la Hortens tenían razón en haber utilizado aviones jets de propulsión a chorro en el Ho 229. El diseño Northrop YB-49 utiliza motores a reacción, y aunque nunca entró en servicio, se abrió el camino para el bombardero furtivo B-2 Spirit de la compañía décadas después, un diseño que sin duda comparte algunas similitudes físicas con el Ho 229.
Reimar Horten estaba en el camino correcto. Nunca volvió a ver todo el potencial de sus ideas - Al Bowers, la NASA
Bowers ha estado utilizando los principios en el Ho 229 y de experimentos anteriores de Prandtl en un diseño de la NASA, el concepto de ala volante de Prandtl-D, un diseño de ala volante sin piloto que podría ser usada algún día para explorar Marte.
El Prandtl-D sería utilizado en misiones de investigación de Marte, posiblemente lanzado desde un planeador a gran altitud, volar por sus propios medios a unos 10 minutos antes de deslizarse hacia abajo a la tierra en la superficie del planeta. El Prandtl-D no será ni tan grande como el Ho 229 sin embargo - se espera que tenga una envergadura de tan sólo 2 pies y pesan poco más de 1,3 kg (3 libras).


El diseño del Ho 229 ha influido en un proyecto de la NASA para una pequeña ala volante que podría explorar Marte (Crédito: Tom Tschida / Nasa)

"Creemos que la solución de Prandtl (y de Horten) es la respuesta que hemos estado buscando todo el tiempo," dice Bowers. "Se explica así que muchas cosas sobre el vuelo de los pájaros, y arrastre minimizar y superior eficiencia posible en futuras aeronaves. Es mi creencia de que podemos mejorar la eficiencia de los aviones por lo menos el 70%. Y mi propio trabajo es sólo un rasguño de la superficie. Reimar Horten estaba en el camino correcto. Nunca volvió a ver todo el potencial de sus ideas. Sin embargo, sospecho que si podía ver donde estamos hoy, estaría contento. Tal vez no sea tan satisfecho por el ritmo de nuestro progreso, pero que por fin estamos escuchando ".
¿En cuanto al ejemplar del Smithsonian inspirado en este diseño? Lee dice que la labor de preservar este diseño pionero es gradual y laborioso, y es poco probable que ser terminado hasta principios de los años 2020. Entonces, este inspirador, pasa por alto el diseño estará en exhibición pública - y el genio de la aerodinámica Hortens 'puede ser apreciado por un público más amplio.