Aeronaves más ligeras que el
aire
Por José Manuel/Gizmo
Introducción
El hombre
desde los comienzos ha emulado a los animales en muchos aspectos, y mucos
inventos humanos están basados en la observación de la naturaleza. Sin duda, de
esta observación nació uno de los sueños más antiguos del hombre: volar. Y este
ha sido uno de los sueños que más ha tardado en cumplirse.
Algunos de
los primeros intentos se llevaron a cabo en la antigua china. Se dice que allí
los monjes volaban atados en grandes cometas, con los brazos en cruz, bajo la
cara de la cometa que recibía el aire, y que un emperador condenó a muerte a
muchos inventores de tales artefactos, pues se negaba a creer que su principal
sistema defensivo (
Tras
probar suerte numerosos inventores con artefactos más pesados que el aire, y
morir muchos en el intento, se probó suerte con aparatos más ligeros que el
aire: mientras que unos intentaban volar con aparatos mecánicos, simulando el
vuelo de las aves (vale con recordar el ornitóptero creado por Leonardo Da Vinci), otros se decidieron por un invento totalmente
nuevo. Al igual que los barcos y sumergibles (submarinos) funcionan gracias al Principio
de Arquímedes («Todo cuerpo sumergido sufre un empuje, hacia arriba, igual
al peso de la masa de fluido desalojado por el volumen del cuerpo sumergido»),
los globos “flotan” en el aire. Pongo el verbo flotar entre comillas,
pues el funcionamiento del globo es más similar al del sumergible que al del
barco. El globo vuela gracias a que es más ligero que el aire. Va relleno de un
gas (aire caliente, helio, hidrógeno..., cuya densidad es más pequeña que la
del aire que rodea al globo) que pesa menos que el propio aire. Al ser el peso
del globo menor que el empuje que sufre («...vertical, hacia arriba, e igual al
peso de aire que el globo desaloja...») el globo se eleva, hasta que se
establece el equilibrio de fuerzas: peso del globo, más peso de tripulantes,
barquilla... etc = fuerza de empuje. Sin entrar mucho
en el aspecto físico, y sabiendo que el empuje depende de la cantidad de gas
que lleve el globo y del volumen de este, y que el peso depende de lo que se
lleve en la barquilla... no es difícil establecer que la altura de vuelo se
puede controlar tirando peso (lastre) para ascender, o dejando escapar gas,
para descender.
El primer globo en volar fue un modelo a
escala reducida, que surcó el aire del salón de la corte del rey Juan V de
Portugal, el 8 de Agosto de 1709. Su diseñador, el monje brasileño Bartolomé de Gusmao. Estaba construido en papel, y el aire interior era
calentado por la combustión de algún material en la parte inferior del globo.
Este primer vuelo concluyó con el que fue posiblemente el primer derribo aéreo:
dos criados del monarca, acabaron con el globo, de forma... contundente,
temiendo el incendio del salón.
Setenta y cuatro años mas tarde el 15 de junio de 1783, los hermanos Montgolfier, pusieron en vuelo un artefacto similar, de
12m de diámetro, en Annonay, con una gallina, un
pato, una cabra y una oveja como tripulantes. El aire se calentaba con paja
ardiendo. El 21 de noviembre de ese mismo año se elevaron en un globo “tipo
Montgolfier” los primeros aeronautas de la historia: François
de Rozier y el marqués de Arlandes.
Dado el peligro de que ardiera el globo (por ello murió Pilâtre
de Rozier, mientras intentaba cruzar el Canal de
Sin embargo este tipo de globos tenían
un inconveniente muy grave: no eran gobernables. No se podía más que controlar
el ascenso y el descenso, y ello mediante el uso de soltar lastre o gas, según
se deseara ascender o descender. Por ello en 1852 Henr
Giffard construyó un globo con forma de ahusada y
dotado de un motor de vapor. Sin embargo los motores a vapor demostraron ser
tan inadecuados para los globos como lo eran para los aviones, eran demasiado
pesados para la potencia que suministraban. El motor de Giffard
desarrollaba 3CV a 110rpm y movía una sola hélice, que propulsaba al dirigible
con viento en calma a 5mph (8km/h), velocidad del todo insuficiente si hacía un
viento no demasiado fuerte.
Hoy en día siguen volando, bien cautivos
o en vuelo libre, y sus formas pueden ser de lo más curiosas, no necesariamente
solo las del globo tradicional.
Los dirigibles
La necesidad de un globo gobernable quedó patente
durante el sitio de París, durante la guerra Franco-Prusiana de 1870. Para esquivar
el bloqueo se utilizaron globos, que el aire arrastraría, con un poco de
suerte, a
Para
conseguir un globo gobernable, Dupuy de Lome
construyó uno, con un avance tecnológico que aún se usa. El ballonet.
Para resumir... el funcionamiento de éstos es igual que el de las cámaras de
los submarinos. En los submarinos, al llenar la cámara de agua, actúa como
lastre, además de permitir controlar la altitud, la diferencia de presiones...
En los dirigibles el funcionamiento es el mismo, pero se llena de aire, y
permite mantener la forma del globo –en dirigibles flexibles-, frente a cambios
de viento, velocidad... además de poder usarse como lastre. Sin embargo, el
sistema de propulsión que se adoptó fue el de una hélice movida “a brazo” por
la tripulación, lo que suponía un gran retroceso, en comparación con el
dirigible de Giffard, que voló... ¡¡20 años antes!! (aun así, se lograron velocidades de hasta 12km/h).
El motor
fue el principal problema siempre para la aeronáutica, bien sean aparatos más
pesados que el aire o más ligeros... («cualquier
cosa puede volar, siempre y cuando se encuentre un motor adecuado que lo
propulse hasta la velocidad adecuada»).
La
solución, igual que para los aviones, llegó con el nacimiento del motor de explosión,
que daría una relación potencia/peso mucho más elevada que la de los motores de
vapor. En la década de los 90 (del siglo XIX), los motores de explosión eran
una realidad. Al instalar estos motores, la forma de globo alargada, e
incorporar los timones de profundidad, los dirigibles adoptaron finalmente su
forma definitiva (muchos de ellos asemejarían torpedos a gran escala, rellenos
de gas).
Tipos de dirigibles
Los
primeros dirigibles eran globos, alargados, con la barquilla sujeta al globo y algún
tipo de motor que movía un propulsor (hélice). Este tipo de globo recibe el
nombre de dirigible flexible, por no contar el globo con ningún
tipo de refuerzo estructural. En tierra son muy cómodos, pues una vez
desinflados ocupan poco espacio, a la hora del almacenaje, y por su cubierta
flexible son poco sensibles a los golpes. Por el contrario, en el aire tienen
muchas desventajas. Por un lado el problema de cómo sujetar la barquilla al
globo, alargado, sin que éste se doble, no pueden ser excesivamente grandes, y
corren el riesgo de, al no tener refuerzos estructurales, “colapsar” ante la
existencia de fuertes ráfagas, vientos...
Flexible
Para dar
solución a esto, surgieron dos soluciones distintas, fruto de dos personajes muy
conocidos. Uno de ellos, alemán, Ferdinand von Zeppelín (dirigible rígido o zeppelín),
el otro uno de los mejores genios españoles, Leonardo Torres Quevedo (dirigible
semi-rígido). El primero creó una estructura
rígida, de duraluminio (aleación de aluminio-cobre, o conocidos actualmente
como aluminios de la serie 2000), estructura que encerraba varias células
independientes (o globos) rellenos cada uno de ellos de gas. Estos dirigibles
no tenían ningún problema de tipo estructural, podían colgar sin problemas las
barquillas y motores, y en principio podían hacerse todo lo grandes que se
deseara (el Hindenburg es el aparato volante
más grande jamás construido hasta ahora, y posiblemente también el más lujoso,
tenía una longitud similar a la del Titanic: 244m).
Sin embargo, todo las ventajas que tenía sobre el dirigible flexible en el aire
las tenía como desventajas en tierra: demasiado grande, voluminoso, difícil de
almacenar –necesitaba gigantescos hangares-, y demasiado sensible a los golpes
accidentales. También ideó un sistema para controlar la estabilidad,
inclinación... del globo, mediante el sistema de hacer deslizar la barquilla, y
por tanto, alterar el centro de gravedad de la aeronave.
Rígido
(arriba) y semi-rigido con
Torres Quevedo y algún otro invento suyo(abajo)
Leonardo
Torres-Quevedo intentó aunar las ventajas de ambos, creando un armazón de
cuerdas en el globo, que se mantenían tensas gracias a la propia presión del
gas. Así nació el dirigible semi-rígido. No obtuvo mucho éxito en España, y se
fabricaron en Francia por la casa Astra.
Tras los
desastres del R101, Hindenburg… su seguridad quedó
seriamente entredicha. Por otro lado nuevos aviones comenzaban a volar rápidos
y seguros, dando la puntilla al dirigible como medio de transporte aéreo.
Últimamente,
sin embargo, si hay proyectos para resucitarlos. Los motivos es que como
plataformas de vigilancia o de fotografía aérea son muy interesantes (vuelo
lento, consumo reducido), o bien para transporte (vuelan lento, pero levantan
cargas de mucho peso y/o volumen a un precio realmente económico), son geniales
plataformas como publicidad (una vez más bajo consumo mientras está en el aire,
añadido a una gran superficie a revestir con publicidad)…