Las Helices (3)

El futuro incierto de las helices (parte 3)

Pero aún había más: los extremos de las palas iban a una mayor velocidad que las zonas próximas al eje, por lo que alcanzaban antes la zona problemática de velocidades. Al llegar los extremos a 300 m / s (1080 Km / h), cada aumento de 30 m / s en su velocidad significaba una pérdida del diez por ciento en el rendimiento de la hélice. Un problema semejante en las alas se solucionó retrasándolas, es decir, construyéndolas en flecha. La misma solución se adoptó para las palas de las hélices: en 1946, la firma estadounidense Wright consiguió un aumento del  siete por ciento en el rendimiento de una hélice con borde de ataque en flecha curva, en comparación con otra similar de pala  recta. Se mejoraron también los perfiles es decir, la forma de la sección) haciéndolos más afilados, más delgados, y se aumentó el espesor (para entendernos, la anchura de la pala). Así se consiguieron hélices eficaces a velocidades de 0,92 de Mach es decir, 92 centésimas de la del sonido unos 1.100 km / h al nivel del mar.

Su aspecto recordaba, como se ocupó de recalcar algún directivo de la compañía Airbus ante la maqueta del motor a utilizar por sus rivales de Boeing‑ a «un manojo de plátanos que giran».

Sin embargo, a medida que aumentaba la potencia de los motores, se vio que también lo hacía la energía desperdiciada: no podía aumentarse la longitud de las palas porque, como hemos visto, aparecían los problemas de velocidad transónica en los extremos (aun a pesar de que, desde el principio de la fabricación de hélices, las palas se torcían para disminuir el ángulo de ataque en los extremos), por lo que la única solución consistía en aumentar el número de palas. Fueron corrientes ‑y todavía lo son‑ las hélices tripalas y tetrapalas, algo menos las pentapalas, y raras las de mayor número. Ello se debía a problemas de interacciones entre ellas, y la solución encontrada fue la de las hélices dobles o contrarrotativas: dos hélices de igual número de palas en un mismo eje y girando en sentido contrario, el manojo de los plátanos.

Otra forma de encarar el problema del exceso de potencia era aumentarla velocidad del aire, en vez de su masa; es decir, incrementar las revoluciones de las hélices en vez de su superficie.

Pero el límite eficaz estaba en 1.500 rpm (revoluciones por minuto) en las de tipo clásico, y aunque se las accionase con turbinas, se hubieron de emplear engranajes de reducción, con lo que las pérdidas de potencia no desaparecían. Las hélices modernas de altas velocidades (aunque en ciertos casos el diseño se remonte, en sus líneas básicas, a los años cincuenta) podrán girar en regímenes de 8.000 rpm o superiores (el eje de una turbina de aviación puede alcanzar las 13.000 rpm o más). Pero entonces aparecen nuevos problemas, algunos de ellos graves, como el del ruido. La solución fue nuevamente la contrarrotación, pero esta vez con una particularidad muy especial: en vez de girar en sentido contrario las hélices solas, lo harían solidariamente con los álabes de la turbina. Las palas de las hélices estarían unidas a la envuelta exterior de cada sección, y con ello se obtendrían valores rotacionales de entre 1.300 y 1.500 rpm, perfectamente razonables para las estrictas normas de ruido ambiental, incluso en los aeropuertos más estrictos. Había nacido el propfan.

El camino para llegar a los'nuevos motores, a los que se asegura una rebaja en el consumo de combustible de hasta un 25 por ciento con respecto a los motores turbofan de su misma generación, pudo ser también de otra forma (y de hecho así lo aseguran otras fuentes): tratando de mejorar la tasa de dilución de los llamados turbofan o turbosoplantes. Es decir, la diferencia entre la masa de aire frío (derivado) y la de los gases de combustión (o flujo primario). A base de aumentar el diámetro de los compresores de flujo secundario, es decir, de la soplante, se llegó al convencimiento teórico de que menos palas (menor interacción, como hemos visto al hablar de las hélices) de mayor eficacia sería la solución ideal. Y algunos fabricantes, como Rolls‑Royce, han seguido por ese camino. Otros, en cambio, como General Electric han ido más allá y proponen motores como el UDF (Unducted Fan, soplante no entubada) en los que la turbina está situada delante de las hélices y éstas van directamente ligadas a ella sin mecanismos de reducción. La simplicidad (y con ello los bajos costes de revisión y mantenimiento) es la mejor ventaja. Sus detractores afirman que los UDF serán muy ruidosos por la turbulencia del aire generada por las hélices de alta velocidad, pero sus constructores afirman

haber realizado con éxito pruebas de sonoridad en el interior de la cabina, con niveles similares a los de los turborreactores convencionales.

El ruido del UDF, se asegura, es de campo próximo, y el de campo lejano será inferior al de los turbofan más silenciosos.