Modificaciones de aviones (1ª parte)

Ningún avión que haya tenido éxito permanece mucho tiempo sin sufrir modificaciones. Estas se producen para adaptarse a las necesidades del mercado, que son fundamentalmente de dos tipos.

• Para incrementar la carga de pago (Maximum Structural Payload).
• Para aumentar el radio de acción, incrementando el peso de combustible.
• Ambas.

Para ampliar la carga de pago, una de las soluciones adoptadas, aunque no siempre, es el incremento del volumen manteniendo el área frontal, esto es, alargamiento del fuselaje. (Ver figura 1) Esta solución, da lugar a dos efectos:
Por un lado, aumento de la superficie en contacto con el aire (wetted area, en la terminología anglosajona), que lleva a un decremento de la relación Sustentación/Resistencia (L/D) global por aumento de la resistencia parásita, que se hace más intensa a altas velocidades.
Por otro lado, si este alargamiento del fuselaje no va acompañado de cambios en la superficie del ala, hay un incremento de la carga alar, que lleva a un “encogimiento” de la envolvente de vuelo, que se traduce en:

• Reducción del techo.
• Decremento de las velocidades, máxima y de crucero.
• Incremento de la velocidad de entrada en perdida (Stall en terminología anglosajona). El incremento de ésta conduce a altas velocidades de aterrizaje, con lo que ruedas y frenos deben absorber mayor energía cinética.

Figura.1. Obsérvese las distintas longitudes del fuselaje entre los modelos -100 y -200 del Boeing 727. La superficie alar permanece igual en ambos modelos.

Para incrementar la carga de combustible, se recurre a aumentar la superficie del ala, ensanchando la cuerda y la envergadura, manteniendo constante el espesor (ver figura 2). Con ello se aumenta el volumen y se mantiene una sección aerodinámicamente fina. Esto debe hacerse procurando mantener constante el alargamiento (=envergadura²/superficie alar), pues la resistencia inducida es inversamente proporcional al mismo. Grandes envergaduras y cuerdas más anchas, contrarrestan los incrementos en la carga alar (ver figura 3).

Figura2. Figura 3. Observes la anchura y la envergadura de las alas.

La ampliación de alas y fuselajes incrementan pesos (Operating Empty Weight) y momentos de inercia lo que exige aumentar el tamaño de estabilizadores y superficies de control, pues el avión se vuelve más lento para responder al control.
El aumento de peso lleva a robustecer los trenes de aterrizaje. Puede ser necesario incrementar el número de ruedas. Un ejemplo es el modelo Airbus A340-200/300 que cuenta con un tren de 4 patas y 12 ruedas; el modelo A340-600, más pesado, tiene un tren de 4 patas y 14 ruedas.
Si el peso se incrementa significativamente, puede ser necesario remotorizar el avión. Un ejemplo es el Boeing 737. El modelo 737-200, con un peso máximo al despegue (MTOW) de 52.610 kg y motores JT8D-9/15, pasó en la siguiente versión, 737-300 con un MTOW de 63.276 kg, a estar equipado con los motores CFM56-3B-1/2.
El incremento de peso sin alterar la resistencia estructural es equivalente a volar con las aceleraciones normales aumentadas, de forma que los márgenes del diagrama de maniobra se reducen. Las maniobras deben ser realizadas de forma más suave si se quiere evitar el fallo estructural. Muchos aviones llevan acelerómetros en cabina para medir aceleraciones en vuelo. Los más pesados están dotados de registradores V-g (velocidades–aceleraciones) para mantener un registro continuo de los niveles de aceleración.
Vemos, pues, que los aviones se mantienen vivos, sufriendo modificaciones continuas que, a su vez, dan lugar a otras modificaciones, que contrarrestan los inconvenientes que aparecen con las primeras, buscando siempre el punto óptimo, hasta que son sustituidos por otros aviones diseño diferente.