Diez años de los planeadores Prandtl de la NASA

Diez años de los planeadores Prandtl de la NASA

El Prandtl-D n.° 3 realizó su primer vuelo el 28 de octubre de 2015, con el doble de envergadura que las versiones anteriores. Durante el desarrollo, el equipo logró reducir la resistencia aerodinámica del planeador final en un 11 %.

Inicialmente, cada aeronave se operaba por radio con un controlador de uso recreativo y se lanzaba mediante un sistema de cuerda elástica. En las pruebas de vuelo posteriores, se cambió el método de lanzamiento con cuerda elástica por un sistema de lanzamiento remolcado. Los dos primeros vehículos del programa mostraron una torsión del perfil alar que proporcionaba una distribución de sustentación en forma de campana en lugar de la distribución elíptica. Esta característica aumentó la eficiencia y redujo la tensión en las alas.

El Prandtl-D dio lugar al programa de Investigación Preliminar de Diseño Aerodinámico para Aterrizar en Marte (Prandtl-M), diseñado para la exploración de Marte. Se ha probado en la atmósfera superior de la Tierra y está diseñado para tomar fotografías topográficas de la superficie marciana.

También ha proporcionado una valiosa plataforma para el planeador radiosonda de radiación para la alerta y concientización sobre riesgos meteorológicos (WHAATRR), que se utilizará para pruebas meteorológicas atmosféricas en la Tierra.

El Diseño Aerodinámico de Investigación Preliminar para Reducir la Resistencia, o Prandtl-D, fue una serie de planeadores experimentales no tripulados desarrollados por la NASA bajo la dirección del aerodinamicista Albion Bowers. El acrónimo hace referencia al ingeniero alemán Ludwig Prandtl, cuya teoría de la distribución de sustentación en forma de campana, en los años 30, influyó profundamente en Bowers.

Ludwig Plandtl

El diseño del Prandtl-D buscaba minimizar la resistencia y, por lo tanto, maximizar la eficiencia aerodinámica, manteniendo la estabilidad y la controlabilidad. Se inspiró en el vuelo de las aves, que giran y se inclinan sin las colas verticales necesarias para tales maniobras en las aeronaves tradicionales.

Su objetivo era sentar las bases para futuros diseños experimentales de aeronaves de baja resistencia, que anteriormente habían presentado problemas de controlabilidad. Los diseños del Prandtl-D también se inspiraron en conceptos de planeadores de los hermanos alemanes Horten, Reimar y Walter, e incorporaron las conclusiones de los pioneros de la aerodinámica de la NASA, R.T. Jones y Richard T. Whitcomb.

Albion Bowers, científico jefe del Centro Espacial Armstrong de la NASA y director del proyecto Prandtl-D, reunió estas teorías y dirigió el proyecto con la ayuda de estudiantes en prácticas. Bowers cree que, con los conceptos demostrados en el Prandtl-D, «podría estar llegando el momento de un nuevo paradigma en la aviación». Se seleccionó una configuración de ala volante sin cola, ya que ofrece el mayor potencial para reducir la resistencia aerodinámica y obtener una alta eficiencia aerodinámica. El diseño de las alas en flecha también permite garantizar la estabilidad y la controlabilidad, sin afectar excesivamente la eficiencia.

Los dos primeros prototipos a escala reducida del Prandtl-D tenían una envergadura de 3,8 metros y estaban construidos con un núcleo de espuma mecanizada recubierto de fibra de carbono. El Prandtl-D n.º 3 tiene una envergadura de 7,6 metros, un peso de 12,7 kg, una velocidad máxima de 18 nudos y una altitud máxima de 67 metros. La aeronave también cuenta con el sistema de control de vuelo Arduino utilizado en el segundo modelo a subescala del Prandtl-D y está construida con fibra de carbono, fibra de vidrio y espuma. Una diferencia clave en el modelo a escala real del Prandtl-D es la incorporación de un Sistema de Recopilación de Datos (SRD) desarrollado por la Universidad de Minnesota.