¿Cómo pasa un concepto del mar al cielo y de la naturaleza a la aviación? Durante el Vuelo 8 del XB-1 se inició una serie de pruebas con un nuevo material en colaboración con la Unidad de Innovación de Defensa (DIU) del Departamento de Defensa (DOD) dedicada a acelerar la adopción de tecnología comercial y de doble uso, y la Oficina de Energía Operacional de la Fuerza Aérea (SAF/IEN), la oficina de la Fuerza Aérea dedicada a aumentar la capacidad operativa mediante el uso eficiente de la energía.
Si bien la Fuerza Aérea no financió este proyecto específico, estuvo dispuesta a permitir el uso de su vehículo contratado para las pruebas. Se aplicó el material similar a una película a la parte inferior trasera del XB-1 y probar su durabilidad a velocidades transónicas y supersónicas.
Desarrollado por MicroTau en Australia, el material de riblets, inspirado en la piel del tiburón, reduce la resistencia aerodinámica, lo que a su vez puede reducir el consumo de combustible, las emisiones de carbono y los costos operativos. En las aeronaves, los riblets son ranuras microscópicas en la superficie que reducen la fricción superficial al suavizar el flujo de aire turbulento.
MicroTau está desarrollando un material duradero para resistir los entornos hostiles de la aviación. La película está diseñada para una instalación, mantenimiento y eventual remoción eficientes y eficaces, de acuerdo con los programas de mantenimiento de aviación vigentes.
XB-1 en vuelo transónico con parches de prueba del paquete de riblets instalados
La conexión Boom
¿Cómo llegó un material desarrollado en Australia a formar parte del programa de pruebas de vuelo del XB-1, el primer avión supersónico desarrollado independientemente del mundo? Todo comenzó con una conexión mutua entre MicroTau, Boom y DIU.
A principios de 2023, SAF/IEN y DIU seleccionaron a MicroTau para desarrollar una tecnología comercialmente viable que redujera la resistencia aerodinámica y, por consiguiente, el consumo de combustible.
La misión de la DIU es facilitar la rápida transición de tecnologías comerciales al Departamento de Defensa (DOD) a través de socios de la industria y múltiples oficinas del DOD. La DIU ayudó a identificar la oportunidad de probar la durabilidad de los riblets del XB-1 a velocidades más altas, en regímenes de velocidad casi transónica (Mach 0.8 a 1.2) y supersónica (superior a Mach 1.0).
Aplicando lecciones del mar al cielo
¿Qué son exactamente las costillas? Los tiburones han perfeccionado el diseño de su piel durante millones de años. Está cubierta de diminutas escamas similares a dientes, que les permiten deslizarse por el agua con una eficiencia impresionante. Estas escamas apuntan hacia la cola y ayudan a reducir la fricción del agua circundante cuando el tiburón nada.
La ciencia detrás de los riblets existe desde hace más de 40 años. La investigación original fue realizada por el Centro de Investigación Langley de la NASA en la década de 1970 y continuada por investigadores aeroespaciales, así como por la industria marítima.
MicroTau surgió de la necesidad, tanto en la aviación de defensa como en la comercial, de soluciones para mejorar la eficiencia del combustible. En 2015, Henry Bilinsky, de MicroTau, inventó un método escalable para imprimir microestructuras de riblets de piel de tiburón que reducen la resistencia aerodinámica, y esta tecnología ya ha acumulado miles de horas de vuelo en aeronaves de todo el mundo.
Parches de prueba de riblets instalados en la parte inferior del XB-1.
¿Qué es el drag y por qué es importante?
La resistencia aerodinámica es la fuerza aerodinámica generada durante el vuelo. Aproximadamente la mitad del combustible de una aeronave se gasta en superar la resistencia, es decir, quemar combustible para impulsar el avión en el aire.
Los aviones superan la resistencia con el empuje del motor, lo que requiere combustible. Una mayor resistencia implica mayor empuje, lo que requiere más combustible. Más combustible significa un avión más pesado, lo que a su vez requiere mayor empuje. Como resultado, reducir la resistencia, incluso por un pequeño margen, puede reducir las emisiones y los costos de combustible y, al mismo tiempo, mejorar la capacidad de la misión.
Impulsando la innovación en el sector aeroespacial
Como avión de demostración, el XB-1 es ideal para probar nuevos materiales y tecnologías. El objetivo final de las pruebas de MicroTau fue minimizar el riesgo de la tecnología para aeronaves heredadas y aplicaciones comerciales más amplias de la Fuerza Aérea de Estados Unidos, así como su posible aplicación en Overture. El equipo de MicroTau examinó los datos durante las pruebas de vuelo para garantizar que sus exhaustivos resultados de laboratorio se pudieran aplicar en el mundo real.
Pruebas subsónicas, transónicas y supersónicas
Parches de prueba del paquete Riblet de MicroTau se utilizaron en vuelos de prueba del XB-1 a velocidades subsónicas y transónicas. El equipo de Boom realizó observaciones y envió datos fotográficos a MicroTau que detallaban la durabilidad de los parches a estas velocidades.
La durabilidad y la adherencia cumplieron con las expectativas establecidas en las pruebas de MicroTau en aviones comerciales, y los parches sobrevivieron a estas condiciones sin problemas, sin degradación observable.
Los vuelos 12 y 13 del XB-1 vieron a la aeronave alcanzar velocidades supersónicas sobre el desierto de Mojave, en el mismo espacio aéreo histórico donde Chuck Yeager rompió la barrera del sonido por primera vez en 1947. Acompañaron en el viaje los parches de prueba del paquete Riblet de MicroTau, que también rompieron la barrera del sonido por primera vez.