Científicos crearon un sistema innovador para las alas de los aviones inspirado en las asombrosas plumas encubiertas de las aves

Durante millones de años, las aves volaron por los cielos con un control aerodinámico natural, mediante la utilización de complejos sistemas de plumas que ajustan automáticamente su posición en respuesta al viento. Este nivel de adaptación y estabilidad es un desafío para los aviones modernos, que hasta ahora dependen de sistemas electrónicos y mecánicos para mantener la sustentación y maniobrar.

Inspirados en las plumas encubiertas de las aves, ingenieros de la Universidad de Princeton crearon un diseño de ala innovador que podría transformar la eficiencia y seguridad en la aviación. Los resultados del estudio se publicaron en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias.

La idea de estos ingenieros es una muestra de biomimética, un enfoque que busca replicar soluciones naturales en tecnología. Las aves controlan su vuelo al desplegar grupos de plumas encubiertas, especialmente durante maniobras complejas como el aterrizaje o el vuelo en condiciones de viento variable.

Estas plumas se ajustan automáticamente al flujo de aire sin necesidad de comandos externos, lo que ofrece una ventaja considerable en estabilidad y control. A diferencia de los flaps convencionales en las alas de los aviones, que se ubican en filas individuales y requieren asistencia electrónica, estos componentes bioinspirados prometen una adaptación pasiva, que imita la habilidad de las aves para responder al entorno de manera instantánea.

Para explorar este concepto, el equipo de Princeton construyó un prototipo de ala a escala, equipado con varias filas de flaps de estilo encubierto impresos en 3D. A través de pruebas en un túnel de viento de 9 metros de altura, los investigadores midieron el flujo de aire y los efectos de estas filas adicionales sobre el ala en diferentes condiciones simuladas.

Según Girguis Sedkey, el autor principal del estudio, dijo según el medio sobre ciencia Popular Science: “Los experimentos en túnel de viento nos dan mediciones realmente precisas de cómo el aire interactúa con el ala y los flaps, y podemos ver lo que realmente está sucediendo en términos de física”.

Pruebas y resultados

Los resultados de las pruebas en el túnel de viento mostraron mejoras significativas en el rendimiento de las alas equipadas con estos flaps de estilo aviar. En comparación con las alas tradicionales de una sola fila de flaps, el diseño de múltiples filas incrementó la sustentación en un 45% y redujo la resistencia en un 30%.

Estos resultados indican que los flaps adicionales permiten un mayor control del flujo de aire alrededor del ala, optimiza tanto el rendimiento como la estabilidad de la aeronave. Esto es un avance que los ingenieros atribuyen a la disposición de las filas, similar a las plumas encubiertas en las aves.

“Hemos descubierto que cuantos más flaps se añaden a la parte delantera del ala, mayor es el beneficio en términos de rendimiento”, explicó la investigadora Aimy Wissa, otra de las líderes del estudio, según el medio de ingeniería Interesting Engineering.

Después de obtener estos hallazgos en condiciones controladas, el equipo llevó su diseño a pruebas en exteriores para confirmar su eficacia en el mundo real. Utilizó un modelo de avión a control remoto, del tamaño de un ave y equipado con un sistema de computadora a bordo, los ingenieros programaron el avión para entrar en pérdida de sustentación en diversas situaciones.

Al lanzarlo en vuelo, observaron cómo las filas de flaps bioinspirados se desplegaban de forma pasiva cada vez que la aeronave comenzaba a perder estabilidad. Estos flaps permitieron una recuperación de la sustentación y un control mejorado, logró mitigar los efectos de la pérdida y la retrasó en diversas maniobras.

Aplicaciones futuras del sistema

El éxito de este sistema abrió nuevas posibilidades para mejorar la seguridad y el rendimiento en la aviación, y despertó el interés en su potencial para otras industrias.

Los investigadores de Princeton consideran que este diseño, capaz de adaptarse automáticamente a los cambios en el flujo de aire, podría aplicarse en sectores como el automotriz, los vehículos submarinos e incluso en turbinas eólicas.

Cada uno de estos campos se enfrenta a desafíos aerodinámicos específicos, y un sistema inspirado en las plumas encubiertas de las aves podría ayudar a optimizar la estabilidad y eficiencia de estos dispositivos sin necesidad de mecanismos complejos o consumo energético adicional.

“Ese es el poder del diseño bioinspirado: la capacidad de transferir cosas de la biología a la ingeniería para mejorar nuestros sistemas mecánicos, pero también usar nuestras herramientas de ingeniería para responder preguntas sobre biología”, sentenció Wissa según el medio especializado Earth.com.