Las alas volantes de la Segunda Guerra Mundial décadas por delante de su tiempo
En los últimos meses de la Segunda Guerra Mundial, la Alemania nazi probó un caza más nave espacial experimental que avión. Sólo ahora estamos dándonos cuenta de cómo fue inspirado. BBC Future mira el Horten Ho 229, uno de los diseños más futuristas de la aviación.
Por Stephen Dowling
2 de febrero de 2016
En diciembre, el fabricante de aviones estadounidense Northrop Grumman dio a conocer un diseño revolucionario para un futuro avión de combate que podría, teóricamente, sobrevolar las zonas de guerra del siglo venidero.
Su concepto se parece más a un platillo volante que a un avión de combate – es lo que expertos de la aviación llaman un «ala volante», un diseño que abandona la tradicional aleta de la cola 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 para detectarlo.
El concepto de Northrop Grumman para un caza ala volante tiene similitudes con el diseño innovador de los Hortens (Crédito: Northrop Grumman)
Se ve tan futurista como los aviones de combate pueden conseguir, pero su génesis va mucho más atrás de lo que se 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.
Esa 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 que sigue trabajando para descubrir cómo sus creadores lograron superar los considerables retos aerodinámicos que deberían haber hecho que fuera involable.
El diseño del 229 Ho era muy avanzado para su época (Crédito: Malyszkz / Wikipedia /)
El diseño «ala volante» 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 que «guiñe» 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 que un ala volante trabaje, 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 recuperan 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 vuele 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. Las alas volantes 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 Horten alemanes sean tan impresionantes.
Los Hortens – Walter y Reimar – comenzaron a diseñar aviones a principios de 1930, mientras que a Alemania se le prohibió oficialmente tener una fuerza aérea bajo las restricciones del Tratado de Versalles siguientes a la Primera Guerra Mundial. Los hermanos se habían unido a clubes aéreos deportivos, 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 cortaban los dientes volando varios planeadores y «sailplanes», aviones sin motor que les enseñaron los rudimentos de volar. Los hermanos Horten combinaron los vuelos con el diseño de aviones, así «“ convirtieron el 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 del diseñador de aviones no convencional Alexander Lippisch, que fue un pionero en 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 de ala volante con resultados cada vez más eficaces, que terminó en su planeador Horten Ho IV, en el que el piloto yacía boca abajo en la aeronave, lo que significaba que la carlinga no sobresalía tan lejos del fuselaje y creaba resistencia aerodinámica.
Por el momento en que se estaba 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 un buen nuevo caza».
Al mismo tiempo, el jefe de la Luftwaffe, Hermann Goering, había solicitado diseños de un proyecto llamado «3×1000» – aeronaves que serían capaces de llevar 1,000 kilogramos (2,200lb) de bombas a 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 fue un planeador sin motor, construido para poner a prueba el diseño aerodinámico. El segundo añadió motores a reacción, y voló con éxito el 2 de febrero de 1945, a pesar de que se estrelló después del 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 podía despegar, volar a crucero y aterrizar, y el diseño básico de la aeronave fue sondeado.
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 del Ho 229 tan bien; él es responsable de defender y restaurar el único otro Ho 229 que se ha construido, el tercero, el prototipo parcialmente terminado, conocido como el Ho 229 V3. Fue llevado – al igual que muchos otros ejemplos de diseño de vanguardia de 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 revolucionario no es apropiada 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 del genio del diseño de los Hortens. Tanto es así, que algunos comentaristas describen los Ho 229 como «primer bombardero invisible del mundo» – a pesar de que 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 en una aeronave sin cola es ser capaz de volar durante una parada – Russ Lee, Smithsonian Air and Space
«Sólo toma una de estas cosas para volar, bien tienes que hacer que el ala haga todo el trabajo, y terminar con un avión que se comporte como un avión convencional con una cola».
Además de la tendencia a la «guiñada» de lado 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 que una aeronave sin cola para pueda 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 (conocida como un ala alta relación de aspecto). Esto extiende 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 fricción – desacelerando el avión hacia abajo.
Forma radical
Reimar Horten puede no haber estado plenamente consciente de que él estaba resolviendo estos dos problemas cruciales aerodinámicos de un solo golpe. Eso es lo que cree Al Bowers, un científico jefe de la NASA en el Centro de Investigación de Vuelo Neil Armstrong en California. Bowers ha estado probando los principios de diseño horten durante muchos años. Bowers dice que el genio de Reimar Horten estaba en usar un ala en «forma de campana», para anular las cuestiones de guiñada que por lo general sufre una aeronave sin cola, 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 abajo, un ejemplo de un ala elíptica convencional).
En la década de 1940, la mayoría de aviones tenían alas elípticas, como el Spitfire que 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 en aerodinámica en 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, hace lo que hace el ala de un pájaro en vuelo; después de todo, la evolución aún no ha sentido la necesidad de poner la cola en posición vertical sobre un ave.
«El Ho 229 estaba 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 volantes 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 de los Horten en la década de 1930. El Ho 229 capturado también puede haberle animado. El no exitoso bombardero de alas voladoras YB-35 de Northrop de la década de 1940, fue paralizado por problemas de vibración masivas causados por los motores de hélice, demostrando que los Hortens tenían razón en haber utilizado jets en el Ho 229. El posterior diseño de Northrop YB-49, propulsado por jets, utilizaba motores a reacción, y aunque nunca entró en servicio, abrió el camino para los B-2 Spirit bombarderos stealth 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, NASA
Bowers ha estado utilizando los principios en el Ho 229 y de experimentos anteriores de Prandtl en un diseño de la NASA, Prandtl-D flying wing concept, un diseño de ala volante sin piloto que podría ser usado 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. Sin embargo el Prandtl-D no será tan grande como el Ho 229 – se espera que tenga una envergadura de tan sólo 2 pies y pese 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. «Explica muchas cosas sobre el vuelo de los pájaros, y minimiza el arrastre 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 pudiera ver donde estamos hoy, estaría contento. Tal vez no estaría tan satisfecho por el ritmo de nuestro progreso, pero que por fin los estamos escuchando».
En cuanto a ejemplos de este diseño inspirado del Smithsonian Lee dice que la labor de preservar este diseño pionero es gradual y laboriosa, y es poco probable que sea terminada hasta principios de los años 2020. Entonces, este diseño inspirador, pasado por alto, estará en exhibición pública – y el genio de la aerodinámica Hortens puede ser apreciado por un público más amplio.
http://www.bbc.com/future/story/20160201-the-wwii-flying-wing-decades-ahead-of-its-time