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"Rusia podría llegar a ser líder en el desarrollo de un avión de pasajeros supersónico"

© Sputnik / Lev Polikashin / Abrir banco de fotosUn avión comercial supersónico soviético Tu-144 (archivo)
Un avión comercial supersónico soviético Tu-144 (archivo) - Sputnik Mundo
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El heredero del legendario Tu-144, un avión supersónico de nueva generación, está en desarrollo en Rusia. Pero para crearlo, hay que resolver una serie de problemas que retrasan la aparición de este avión no solo en Rusia, sino en todo el mundo.

Sputnik habló con Kirill Sipalo, director general del Instituto Central de Aerohidrodinámica NY Zhukovski (TsAGI, por sus siglas en ruso), sobre los problemas a los que se enfrentan la ciencia y la industria en el desarrollo de un avión civil supersónico.

— ¿Por qué tras la finalización de los programas de Tu-144 y Concorde el mundo volvió a interesarse por la aviación supersónica de pasajeros?

— La creación de una nueva generación de aviones civiles supersónicos es uno de los principales desafíos para la ciencia de la aviación moderna en todo el mundo y una de las áreas de alta tecnología más prometedoras en las que Rusia tiene una verdadera oportunidad de convertirse en líder mundial

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El vuelo con velocidad supersónica ofrece enormes ventajas en comparación con la aviación tradicional. En primer lugar, amplía el área de viajes de un día de 3.500 km a 7.000—7.500 km, contribuye a una solución más rápida de las tareas gubernamentales y empresariales, así como mejora la comodidad de los pasajeros, ya que un viaje de hasta 4,5 horas es aguantable fácilmente incluso por los niños.

Además, ahora que el mundo se prepara para actualizar la estrategia de desarrollo industrial, empresarial y turístico en la era posterior a la COVID-19, puede haber demanda de viajes aéreos de negocios de alta velocidad. El bajo precio del combustible, que probablemente se mantendrá en su nivel actual, también contribuirá a ello. Por cierto, el alto costo de los aviones supersónicos de primera generación fue uno de los factores que llevaron al cierre de los programas Tu-144 y Concorde.

— ¿Qué cualidades debería tener la próxima generación de aviones supersónicos y qué problemas deberían resolver sus desarrolladores?

— En contraste con el Tu-144 y el Concorde, ahora el factor determinante para la existencia de la nueva generación de un avión supersónico es la reducción a niveles aceptables de la explosión sónica a la hora de volar sobre tierras pobladas y el ruido en la zona del aeropuerto durante el despegue y el aterrizaje. Los aviones que solo pueden volar a velocidades supersónicas sobre océanos y tierras deshabitadas no serán competitivos.

— ¿Cuál es este nivel aceptable del ruido y por qué existe este problema?

— Investigaciones muestran que el máximo nivel seguro permitido de sobrepresión en la explosión sónica es de 80—90 pascales (Pa). Un estampido sónico de mayor intensidad provoca el desmoronamiento del yeso, el cascabeleo del vidrio y afecta negativamente a las funciones fisiológicas humanas.

Se ha establecido preliminarmente que el nivel de la explosión sónica no debería superar el volumen de un golpe al cerrar la puerta de un vehículo. 

— ¿Qué otros factores complican la creación de un avión supersónico de pasajeros?

— El desarrollo de un avión así se complica por los requisitos técnicos, a menudo en conflicto, de este tipo de aeronaves. Por ejemplo, para cumplir los requisitos de nivel del estampido sónico, también conocido como el boom sónico, será necesario sacrificar algunas de las características aerodinámicas y de peso de la aeronave, que son necesarias para asegurar un largo alcance a un costo aceptable. Por lo tanto, se necesitará una amplia gama de nuevas soluciones técnicas interconectadas para asegurar un bajo impacto ambiental, manteniendo al mismo tiempo características competitivas de vuelo y rendimiento. 

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Otro gran impedimento para la creación de una nueva generación de estas aeronaves es el problema del cumplimiento de las normas internacionales vigentes sobre el nivel de ruido en la zona de aeropuertos en las fases de despegue y aterrizaje. Objetivamente, con el mismo nivel de perfección, los aviones supersónicos siempre serán más ruidosos que los subsónicos. 

Cabe señalar otro hecho importante. Los motores existentes no pueden cumplir todos los requisitos para la nueva generación de aviones, lo que requiere el desarrollo y la creación de una nueva clase de motores sin postquemadores que proporcionen tanto un alto empuje como un bajo consumo de combustible en los modos de vuelo supersónicos.

La tarea de crear esos motores es bastante compleja y requiere un gasto sustancial y tiempo, lo cual puede ser un problema grave, de tomar en cuenta que los aviones supersónicos se producirán en cantidades pequeñas.

Los proyectos Aerion y Boom de EEUU confirman que este desarrollo es muy complejo. Incluso con una financiación masiva y apoyo técnico de grandes empresas de fabricación de aeronaves y motores, no se ha podido lograr un compromiso aceptable entre las características aerodinámicas y ambientales de la aeronave. 

— ¿Qué ofrece ahora la ciencia de la aviación para abordar estos problemas?

— El análisis muestra que las soluciones y tecnologías tradicionales no podrán proporcionar el nivel requerido de características del futuro avión supersónico. A pesar de la gran intensidad en la labor de creación de esas aeronaves en todo el mundo, los importantes progresos realizados en ciertas esferas temáticas y la gran cantidad de fondos invertidos en su desarrollo, el comienzo de trabajos experimentales en este ámbito está condenado al fracaso, lo que llevará al gasto de importantes recursos sin lograr un resultado práctico. 

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A fin de reducir los riesgos técnicos y los costos de desarrollo de una nueva generación competitiva, es necesario que las organizaciones científicas perfeccionen las soluciones técnicas clave y las tecnologías críticas y solo luego las transfieran a la industria.

En Rusia, las investigaciones correspondientes se realizan tanto en las organizaciones académicas como en los institutos de la industria de la aviación y se han logrado progresos significativos. Ahora lo que hace falta son la construcción y las pruebas de vuelo de una aeronave demostradora de tecnologías.

— ¿El Tu-144 también se creó a base de un demostrador?

— Por supuesto. Así, para experimentar con distintas formas del ala, fue construida una versión modificada del caza MiG-21. Actualmente, en EEUU, la empresa Lockheed Martin, encargada por la NASA como parte del programa QueSST, está creando un avión demostrador X-59, que integra toda una serie de tecnologías a emplear en una aeronave comercial supersónica. 

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Su producción comenzó en 2019 y el primer vuelo está programado para 2021. Después de los vuelos de prueba en 2022 para validar las características acústicas, está previsto realizar vuelos entre 2023 y 2025 sobre tierras pobladas para evaluar la percepción del impacto sonoro por parte de los voluntarios. 

También se están desarrollando demostradores especializados en Japón por JAXA y en Europa en el marco del proyecto RUMBLE. Pero ninguno de estos implementa completamente el conjunto de tecnologías clave y están creadas principalmente para validar exclusivamente las tecnologías de reducción de la explosión sónica.

— ¿Y qué pasa en Rusia?

— En Rusia se presta mucha atención a la creación de un demostrador de tecnologías. Por ejemplo, en 2019, TsAGI elaboró una propuesta técnica para el demostrador de tecnologías Strizh, cuya maqueta se presentó en el salón de aviación MAKS-2019. La implementación exitosa del programa de este demostrador de vuelo permitirá, en poco tiempo y antes que los competidores mundiales, desarrollar una avión supersónico de clase ligera competitivo y crear un fundamento para las aeronaves medianas y pesadas.

— ¿Por qué no se puede simplemente modificar el avión existente, por ejemplo, el Tu-160?

— La base científica y técnica existente obtenida mediante la creación de aeronaves militares no es suficiente para crear un demostrador y solo puede utilizarse parcialmente. Además, es necesario que el demostrador ponga en práctica todo el conjunto de tecnologías y soluciones técnicas clave que deben probarse in situ para confirmar su eficacia y viabilidad.

— ¿Cuándo puede aparecer un demostrador de este tipo y qué aeronave  será el modelo?

— Según nuestros cálculos y si se dispone de financiación, dicho demostrador debería aparecer para el año 2023. Es obvio que este avión experimental es más barato y más fácil de hacer sobre la base de un avión donante. Lo más probable es que el MiG-29 se utilice como tal donante, junto con los motores estándar y los sistemas de a bordo con los que está equipado. Por supuesto, no estamos hablando de un avión ejecutivo supersónico en toda regla: se trata más bien un prototipo de demostración.

— Cuando usted habla de las nuevas tecnologías que se necesitarán para crear una nueva generación del avión supersónico, probablemente también se refiera a la transición al diseño digital. ¿Qué papel desempeñan las tecnologías digitales en el diseño de las aeronaves modernas?

— El uso de tecnologías digitales en la etapa de diseño y desarrollo del equipo aeronáutico, incluido el proceso de ensayo y certificación, es muy útil y determina la posibilidad de desarrollar más rápidamente un producto que se aproxime al nivel de perfección tecnológica, llevarlo más rápidamente al mercado y maximizar los beneficios. 

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Sin embargo, cabe destacar que los métodos de ingeniería digital sin una evaluación de su precisión y aplicabilidad, así como sin validación sobre la base de los datos experimentales y de vuelo, conducen a riesgos significativos de errores de diseño, en muchos aspectos similares a los de principios del siglo XX cuando prevalecía la intuición de los diseñadores. 

Al mismo tiempo, TsAGI está en plena vía de digitalización. De hecho, la entidad ya ha creado programas como el EWT-TsAGI: el túnel de viento digital, por sus siglas en inglés. También fueron creados los programas para evaluar la integridad estructural y poner a prueba la manejabilidad y estabilidad de vuelo de las aeronaves.

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