El diseño básico de los aviones comerciales no ha cambiado mucho en los últimos 60 años. Los aviones modernos, como el Boeing 787 y el Airbus A350, tienen la misma forma general que el Boeing 707 y el Douglas DC-8, que se construyeron a finales de la década de 1950 y consolidaron el formato de «tubo y ala» que se sigue utilizando actualmente.
Esto se debe a que la aviación comercial da prioridad a la seguridad, favoreciendo soluciones probadas, y a que otros avances -en materiales y motores, por ejemplo- significan que el diseño tradicional sigue siendo relevante.
Sin embargo, está a punto de producirse una sacudida importante. Una forma de avión completamente nueva recibió autorización para despegar en los cielos de California. A finales del mes pasado, JetZero, con sede en Long Beach, anunció que Pathfinder, su avión de demostración a escala 1:8 de «ala combinada», obtuvo el certificado de aeronavegabilidad de la Administración Federal de Aviación (FAA por sus siglas en inglés) y que los vuelos de prueba son inminentes.
Mientras la industria busca desesperadamente formas de reducir las emisiones de carbono, se enfrenta a un reto algo más difícil que otros sectores, precisamente porque sus tecnologías básicas han demostrado ser muy difíciles de abandonar. Es un momento propicio para innovar.
La «carrocería de ala combinada» se parece al diseño de «ala volante» utilizado por aviones militares como el emblemático bombardero B-2, pero el ala combinada tiene más volumen en la sección central. Tanto Boeing como Airbus están dándole vueltas a la idea, y el nuevo hito de JetZero la acerca un poco más a su ambicioso objetivo de poner en servicio un avión de ala combinada tan pronto como en 2030.
«Estamos muy convencidos de que los grandes reactores deben alcanzar el objetivo de cero emisiones, y el fuselaje de ala combinada puede reducir en un 50% el consumo de combustible y las emisiones», declaró a CNN Tom O’Leary, cofundador y CEO de JetZero, en agosto de 2023. «Es un salto asombroso en comparación con lo que la industria está acostumbrada».
Bajo presión
El concepto de ala combinada no es nuevo ni mucho menos, y los primeros intentos de construir aviones con este diseño se remontan a finales de la década de 1920 en Alemania. El diseñador aeronáutico e industrial estadounidense Jack Northrop creó en 1947 un diseño de ala volante propulsada a reacción, que inspiró el B-2 de los años 1990.
Como una especie de híbrido entre un ala volante y un «tubo y ala» tradicional, el ala combinada permite que toda la aeronave genere sustentación, minimizando la resistencia. La NASA dice que esta forma «ayuda a aumentar el ahorro de combustible y crea mayores zonas de carga útil (carga o pasajeros) en la parte central del cuerpo del avión». La agencia la probó en uno de sus aviones experimentales, el X-48.
A lo largo de unos 120 vuelos de prueba entre 2007 y 2012, dos X-48 no tripulados y teledirigidos demostraron la viabilidad del concepto. «Un avión de este tipo tendría una envergadura ligeramente superior a la de un Boeing 747 y podría operar desde las terminales aeroportuarias existentes», señala la agencia, y añade que el avión también «pesaría menos, generaría menos ruido y emisiones, y costaría menos operarlo que un avión de transporte convencional igual de avanzado».
En 2020, Airbus construyó un prototipo de ala combinada de pequeño tamaño, de unos dos metros de longitud, lo que demuestra su interés por desarrollar un avión de tamaño completo en el futuro. Pero si la forma es tan eficaz, ¿por qué aún no se han construido aviones basados en ella?
Según O’Leary, hay un reto técnico principal que frena a los fabricantes. «Es la presurización de un fuselaje no cilíndrico», dice, señalando el hecho de que un avión con forma de tubo es más capaz de soportar los constantes ciclos de expansión y contracción que se producen en cada vuelo.
«Si se piensa en un ‘tubo y ala’, se separan las cargas: la carga de presurización en el tubo y las cargas de flexión en las alas. En cambio, un ala combinada las mezcla. Ahora podemos hacerlo con materiales compuestos ligeros y resistentes».
Una forma tan radicalmente nueva haría que el interior del avión tuviera un aspecto muy diferente al de los aviones de fuselaje ancho actuales. «Es un fuselaje mucho más ancho», dice O’Leary. «El típico avión de pasillo único tiene asientos de tres en tres, pero este es una especie de tubo más corto y ancho. Hay la misma cantidad de personas, pero puede haber 15 o 20 filas en la cabina, dependiendo de cómo lo configure cada aerolínea».
«Esto les da una paleta completamente nueva con la que diseñarlo. Creo que va a ser increíble ver cómo interpretan este espacio mucho más amplio».
Potencial revolucionario
O’Leary dice que el equivalente más cercano en términos de tamaño sería el Boeing 767, un avión bimotor de fuselaje ancho introducido en la década de 1980 que normalmente transportaba unos 210 pasajeros. Todavía se fabrica como avión de carga, pero fue sustituido por el Boeing 787 como avión de pasajeros. También tiene una variante militar moderna, el KC-46, que las Fuerzas Aéreas de EE.UU. utilizan para el reabastecimiento aéreo.
Del mismo modo, JetZero quiere desarrollar simultáneamente tres variantes: un avión de pasajeros con capacidad para más de 200 pasajeros, un avión de carga y un avión cisterna de combustible. La forma de ala combinada se presta tan bien a esto último que el año pasado las Fuerzas Aéreas estadounidenses concedieron a JetZero US$ 235 millones para desarrollar un demostrador a escala real y validar el rendimiento del concepto de ala combinada. Está previsto que la versión militar del avión marque el camino y quizá apoye el desarrollo de los modelos comerciales.
El Pathfinder, recientemente aprobado por la FAA, con sus 7 metros de envergadura, es una versión a escala del 12,5% del prototipo a escala real, que se espera que empiece a volar en 2027. El avión está diseñado para ser 100% compatible con el combustible de aviación sostenible (SAF) y tener el volumen interno necesario para albergar hidrógeno con cero emisiones de carbono.
Sin embargo, construir un avión completamente nuevo desde cero es una tarea ingente, y los objetivos de JetZero suenan ambiciosos, dado que el proceso completo de certificación incluso para una variante de un avión existente puede llevar años. Una ventaja de JetZero en este terreno es que el avión tomará prestados inicialmente motores de aviones actuales de fuselaje estrecho, como el Boeing 737, aunque el plan es pasar con el tiempo a una propulsión totalmente libre de emisiones alimentada por hidrógeno, lo que requeriría nuevos motores que aún no se han desarrollado.
JetZero no ha anunciado ningún pedido de su avión, pero O’Leary declaró a CNN el año pasado que las aerolíneas están interesadas. «Ya estamos hablando con las principales aerolíneas de todo el mundo, porque están entusiasmadas con el aumento de la eficiencia».
Queda por ver si una reducción del 50% en el consumo de combustible es realmente posible. Tanto la NASA como Airbus citaron un 20% más modesto para sus diseños, mientras que las Fuerzas Aéreas de EE.UU. afirman que un avión de ala combinada podría «mejorar la eficiencia aerodinámica en al menos un 30% respecto a los actuales aviones cisterna y de movilidad de las Fuerzas Aéreas».
«Es importante señalar que, si bien una carrocería de ala combinada puede reducir la resistencia aerodinámica y aumentar la eficiencia del combustible, los beneficios reales dependen del diseño específico, la configuración y las condiciones operativas», dice Bailey Miles, analista de aviación de la consultora AviationValues.
«Para aprovechar plenamente el potencial de reducción de la resistencia aerodinámica de este innovador diseño de avión es esencial realizar pruebas aerodinámicas exhaustivas y optimizarlo. Sería difícil determinar un porcentaje específico de reducción de combustible sin las pruebas necesarias», añade.
Según Miles, el diseño de ala combinada es una idea «revolucionaria» que tiene potencial, pero conlleva una serie de obstáculos, en concreto una mayor complejidad aerodinámica que puede dificultar el diseño y las pruebas, una serie de retos normativos y de certificación, y una forma que puede no ser adecuada para la infraestructura aeroportuaria existente.
«La aeronave de ala combinada promete cambiar radicalmente la industria de la aviación, ya que ofrece la posibilidad de mejorar la eficiencia en el consumo de combustible, aumentar la capacidad de carga útil y crear sistemas de control innovadores. Sin embargo, abordar las complejidades aerodinámicas, garantizar la integridad estructural, sortear los obstáculos normativos y adaptar la infraestructura aeroportuaria son retos formidables que deben superarse para que se haga realidad», afirma, y añade que estos retos, entre otros, hacen que el objetivo de JetZero de 2030 para la entrada en servicio sea «inconcebible».
Según Richard Aboulafia, analista de aviación de la consultora Aerodynamic Advisory, aunque no todas las afirmaciones de JetZero pueden verificarse, «la idea de una carrocería de alas combinadas ha sido bastante atractiva durante años, y parece que han realizado una investigación muy interesante. Mis colegas y yo lo consideramos bastante prometedor».
Le preocupa que de momento la empresa sea sobre todo «un taller de diseño», pero cree que el proyecto puede despegar con la ayuda de contratistas. «Sin duda hay sitio para alguien que realmente quiera añadir valor en esta industria», afirma.
