Las aspas utilizan accionadores piezoeléctricos: dispositivos mecánicos que incorporan un material que cambia de forma cuando se lo somete a un campo eléctrico. Este cambio de forma deforma el rotor de la pala cuando gira, mejorando el rendimiento aerodinámico del helicóptero.
El año pasado, la NASA, en colaboración con la empresa aeroespacial Boeing, la Agencia de Defensa de Proyectos de Investigación de Avanzada (DARPA), y el Ejército de Estados Unidos, probaron la primera pala de tamaño real que dispone de esa tecnología en un túnel de viento que simula condiciones de vuelo. El sistema redujo significativamente las vibraciones, ahorró energía y permitió que el movimiento del rotor se controlara con mayor precisión. En el futuro, el sistema también podría reducir el ruido. Ya está listo para probarse en vuelo, aunque la fecha para la primer viaje de prueba todavía no se ha fijado.
"Ahora estamos tratando de entender y valorar todo lo que hemos logrado en el túnel de viento a tamaño real", explica William Warmbrodt, el líder del proyecto de la División de Investigación de Vehículos de Vuelo y Tecnología del Centro de Investigación Ames de la NASA, en Califo ia (Estados Unidos).
Cuando la pala de un helicóptero pasa a través del aire, deja una estela, y como la pala siguiente pasa a través de la estela, experimenta una vibración periódica. "Tener un accionador en la pala te permite darle movimiento periódico a los alerones de la pala con la amplitud, fase y frecuencia que cancelen las vibraciones", expone Steven Hall, profesor de aeronáutica y astronáutica del Instituto Tecnológico de MAssachusetts (MIT9 y consultor del proyecto de la NASA.
"La gente lleva mucho tiempo hablando acerca del uso de materiales inteligentes en las aeronaves pero lo que realmente faltaba era el tipo de accionador adecuado para que fuera práctico", aclara Hall. Los intentos anteriores, que implicaban accionadores hidráulicos, resultaron demasiado pesados y lentos como para ser prácticos. "Es difícil aplicar hidráulica a un marco en rotación: se necesita la fuerza suficiente para desviar el alerón porque las cargas aéreas son muy elevadas, y hay que hacerlo en la frecuencia necesaria", añade Hall.
nEl nuevo accionador se sitúa dentro del marco de acero de una pala del rotor, cerca de la punta de la pala, donde las fuerzas aerodinámicas son mayores, y del alerón de la parte trasera que se mueve hacia arriba y hacia abajo a medida que gira. Los amplificadores de potencia transmiten un campo eléctrico a los materiales piezoeléctricos dentro de los accionadores y el material responde cambiando la longitud, expandiéndose un poco (alrededor de 10 a 20 milésimas de pulgada). Esto mueve una varilla perpendicular al alerón de la pala, que lo empuja. "Estás tomando un movimiento pequeño, ampliándolo lo suficiente como para mover el alerón unos pocos grados," indica Hall.
Pero el movimiento del alerón provoca un cambio espectacular en la pala. Éste puede ayudar a generar velocidad de aire o ascensión y, mientras que un avión sólo puede utilizar los alerones para el despegue y el aterrizaje, éstos pueden utilizarse en cualquier momento durante un vuelo en helicóptero.
Lo que es realmente importante es que los materiales piezoeléctricos son rígidos y pueden cambiar de forma rápidamente. "Eso es lo que hace que sea un accionador aceptable", señala Hall. Los materiales inteligentes también hacen que el sistema del accionador sea liviano y compacto. Además, los investigadores de la NASA han diseñado el sistema del accionador para incorporarlo a la estructura existente del aspa de los helicópteros sin modificar profundamente el diseño de las palas del rotor.
"Los materiales inteligentes tienen un enorme potencial para revolucionar la forma en que diseñamos, fabricamos y hacemos funcionar nuestros helicópteros", comenta Warmbrodt.
El proyecto podría tener varias derivaciones: el Ejército de Estados Unidos está desarrollando un segundo rotor utilizando motores eléctricos, y DARPA acaba de anunciar un Rotor Adaptable a la Misión (MAR) que va a analizar una serie de tecnologías, incluidos los materiales inteligentes, para mejorar las palas de los rotores de los helicópteros militares.
Warmbrodt añade: "El programa DARPA MAR es el paso siguiente en el estudio de cómo vamos a cambiar radicalmente el diseño de las aspas de helicóptero para alcanzar un nuevo nivel de rendimiento".