Un equipo de investigación del Instituto de Tecnología de Illinois (Illinois Tech), dirigido por el profesor David Williams, ha demostrado por primera vez el uso de un método de control novedoso en un avión sin cola. La tecnología permite que un avión sea lo más suave y elegante posible, lo que hace que sea más seguro volar en áreas peligrosas donde el radar escanea el cielo en busca de bordes afilados.

Mientras que las aeronaves convencionales se basan en aletas sobresalientes para permitir la dirección, un diseño sin cola está controlado por un flujo de aire activo, en el que los chorros de aire se soplan sobre diferentes superficies del cuerpo de la aeronave, correspondientes a la dirección en la que se mueve la aeronave. Esta tecnología podría emplearse para hacer que los aviones comerciales sean más eficientes en combustible mediante la eliminación de las piezas de dirección existentes que generan mucha resistencia.

Williams, profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial, dirigió un equipo de estudiantes y colaboradores de Illinois Tech en la construcción de un jet que alberga controles de dirección convencionales y una implementación novedosa de control de flujo activo.

En octubre de 2022, el grupo lanzó el avión desde el rango del sistema de aeronaves no tripuladas (UAS) de Pendleton en Oregón para dos vuelos de nueve minutos que demostraron el éxito del sistema.

Para cada vuelo, un piloto lanzó el jet usando controles de vuelo convencionales. Luego, en pleno vuelo, cambiaron el control a un segundo piloto que operaba el sistema de control de flujo activo.

En la primera prueba, el equipo descubrió que el sistema de control de flujo activo en realidad proporcionaba más potencia de la que se había previsto en las pruebas del túnel de viento.

“En ingeniería, nunca funciona así, casi siempre obtienes menos de lo que esperabas, pero en este caso obtuvimos más”, dice Williams. « El primer día fue muy dramático. Fue muy fuerte y aterrador. Si el avión se voltea demasiado sobre su costado, podría perder el control. De hecho, pasó a 90 grados, pero se recuperó ».

Una vez que el piloto ganó confianza en su capacidad para controlar la nave, ejecutaron maniobras de balanceo y cabeceo para probar la capacidad del control de flujo activo para dirigir el avión en ángulos pronunciados.

Una ventaja del control de flujo activo es que tiene el potencial de permitir maniobras que son imposibles con los controles convencionales, incluidos giros muy rápidos y la capacidad de volar en ángulos que harían que los controles convencionales se vuelvan ineficaces.

Williams dice que el poder inesperado de su sistema ha aumentado su confianza en que podrán realizar estas maniobras más avanzadas con este avión.

Para su segundo vuelo, Williams redujo la potencia del sistema de control de flujo activo para un vuelo más seguro y estable, lo que les permitió recopilar más datos sobre cómo funcionaba el control de flujo activo.

El control de flujo activo se implementa utilizando una válvula Coanda pendiente de patente diseñada por Williams y sus alumnos, y esta fue su primera oportunidad de mostrar el éxito del diseño en un avión.

Williams dice que el equipo realizará más pruebas de vuelo, avanzando gradualmente hacia el uso del control de flujo activo durante el despegue y realizando maniobras de control más extremas. Su investigación se presentará en la conferencia de aviación AIAA 2023 en San Diego.

« Hemos hecho el avance que estaba buscando », dice Williams. « Ahora las pruebas futuras comenzarán a aumentar los logros y la confianza en el diseño del avión ».

Williams es miembro de un grupo de trabajo de la OTAN que recibió el Premio a la Excelencia 2021 de la organización por sus esfuerzos en esta área.