Desde la aparición de los primeros aviones hasta hoy, la industria de la aviación ha estado en constante desarrollo para alcanzar, con cada nuevo modelo, una mayor eficiencia energética a la vez que se aumenta la seguridad y se reduce el impacto medio ambiental.
La aparición de los llamados winglets, o dispositivos de punta alar, supuso una importante revolución en la aerodinámica moderna. Estos elementos, instalados en las puntas de las alas de los aviones y diseñados con forma angular y ascendente, representan una innovación clave en la ingeniería aeronáutica.
Los winglets tienen su origen en los estudios aerodinámicos de Richard T. Whitcomb, un ingeniero de la NASA que desarrolló la idea de agregar pequeñas aletas en las puntas de las alas para mejorar la eficiencia aerodinámica. Su investigación se centró en reducir la resistencia inducida, un fenómeno que ocurre cuando el flujo de aire alrededor de las alas genera vórtices en sus extremos lo que provoca una pérdida de energía y aumenta la resistencia al avance.
En 1976, la NASA realizó pruebas en túneles de viento con maquetas de aviones equipados con winglets, consiguiendo los beneficios esperados en términos de eficiencia de combustible y reducción de la resistencia. Esta prometedora innovación se implementó por primera vez en vuelos comerciales en la década de 1980.
En 1991, la empresa estadounidense Aviation Partners Inc. (API) fue pionera en la aplicación comercial de los winglets, certificando el primer sistema para el Boeing 737. Desde entonces, la tecnología de winglets se ha extendido a una gran variedad de aeronaves, desde aviones comerciales hasta aviones privados y militares.
El éxito de los winglets ha llevado a muchos fabricantes de aviones a incorporar esta característica en el diseño de nuevos modelos. Además de API, otras compañías, como Blended Winglet y Sharklet, han desarrollado y comercializado sistemas de winglets para diversas aeronaves.
La función de los winglets es mejorar la eficiencia aerodinámica y reducir la resistencia inducida al minimizar la formación de vórtices.
Estos dispositivos trabajan optimizando la distribución de presión a lo largo de las alas reduciendo, así, la fuerza de arrastre lo que se traduce en un menor consumo de combustible y una mayor autonomía para la aeronave. Es importante destacar que no sólo ofrecen beneficios en términos de eficiencia de combustible, sino que también tienen un impacto positivo en la estabilidad y el rendimiento general de la aeronave ya que ayudan a controlar el flujo de aire, mejoran las características de despegue y aterrizaje, y reducen la carga estructural en las alas. Además, al disminuir la resistencia, estos dispositivos contribuyen a un vuelo más suave y eficiente.
El diseño y la implementación de los winglets varían según el fabricante y el modelo de la aeronave. Algunos aviones incorporan winglets desde la fase de diseño, mientras que otros pueden ser equipados con ellos durante modificaciones o actualizaciones.
Winglet es el nombre “genérico” aplicado a los dispositivos de punta alar. Concretamente, se denomina asi al diseño más básico y sencillo. No obstante, existen diferentes tipos, cada uno diseñado para abordar necesidades específicas en términos de eficiencia aerodinámica y rendimiento.
A continuación, vamos a ver alguno de ellos:
Estos son los más convencionales. Se instalan verticalmente en las puntas de las alas y su forma se asemeja a una pequeña aleta que se extiende hacia arriba. Los winglets verticales son eficaces para reducir la resistencia inducida y mejorar la eficiencia del combustible.
Los wingtip fence son una variante más discreta de los winglets. Fue introducida por Airbus en la familia A320 y, como su nombre indica, es una «barrera» de punta de ala. Sobresale tanto por arriba como por abajo, para evitar que el aire a mayor presión «se escape» de debajo del ala.
Estos winglets fueron la solución optimizada que encontró Boeing para minimizar la resistencia inducida. Con una transición suave, como si fuera una prolongación del ala, los blended winglets se integran más fluidamente con el contorno del ala, lo que puede mejorar la estética además de minimizar la resistencia. Mucho más grandes y llamativos, empezaron a ser conocidos como los winglets del Boeing 737-800 por su introducción masiva en este modelo.
Boeing intentó diseñar un ala en la que la propia forma de la punta del ala deflactara el flujo de aire evitando la formación de vórtices. El resultado fue una punta de ala muy larga, afilada y con cierto ángulo de torsión que funciona incluso mejor que los winglets convencionales.
Sin embargo, existen dos pequeños problemas. El primero es que solo son más eficientes que los winglets clásicos durante la fase de crucero. En el ascenso y el descenso no lo son tanto por lo que Boeing los utiliza únicamente en los aviones de largo alcance, como en el Boeing 787, en los que la fase de crucero es la más larga del vuelo. En un Boeing 737, que realiza trayectos muchos más cortos, no merece la pena.
El segundo problema es que para que los raked wingtips tengan la forma óptima, la envergadura aumenta considerablemente. Un avión con demasiada envergadura puede tener dificultades a la hora de estacionar en los aeropuertos ya que el ancho de los puestos es limitado. Para el 787 era suficiente, pero introducir raked wingtips en el nuevo Boeing 777X lo convertiría en un avión demasiado grande lo que llevó a Boeing a diseñar raked winglets plegables en tierra que se despliegan antes del despegue.
En 2016, Boeing le dio una vuelta de tuerca a los blended winglets, afilando más aún el perfil superior y añadiendo una nueva aleta en la parte inferior del ala. Recibe el nombre de su similitud con las cimitarras (espadas curvas y afiladas de Medio Oriente). Los split scimitar winglets brindan beneficios aerodinámicos adicionales sobre los convencionales y son una opción popular para mejorar la eficiencia del combustible pues, además de tener un diseño mucho más agresivo, consiguen mejorar la eficiencia del avión en un nada despreciable 2%.
Con el desarrollo del A350, los ingenieros de Airbus tuvieron la oportunidad de diseñar los llamados sharklets juntamente con el ala. El resultado fue una punta de ala más esbelta y una reducción del consumo en un 3’5%.
La elección del tipo de winglet depende de diversos factores, incluidos los objetivos de diseño de la aeronave, el tipo de misión y las consideraciones estéticas. Cada tipo tiene sus propias ventajas en términos de eficiencia aerodinámica y contribución al rendimiento general de la aeronave.
En su día, la aparición de los sharklets de Airbus generó cierta polémica, winglets vs sharklets, por su gran similitud con los blended winglets de Boeing cuyos inventores, la empresa Aviation Partners, aseguran que están basados en su idea por lo que exigieron una compensación económica a Airbus.
Dado que el término winglet se asociaba directamente con los blended winglets del Boeing 737-800, Airbus bautizó a su diseño con el nombre de sharklets en referencia a su forma de aleta de tiburón.
El concepto de los winglets ha evolucionado con el tiempo, y su aplicación se ha convertido en una práctica estándar en la industria de la aviación. Esta tecnología forma parte integral de los esfuerzos de la industria para mejorar la eficiencia, reducir las emisiones y hacer que la aviación sea más sostenible, además de contribuir a un vuelo más suave y eficiente.
Estarás al día de las novedades en World Aviation Flight Academy.
