Veleritos "sin cola"

Veleritos “Sin Cola", por Dr. Reimar Horten, Revista Nacional de Aeronáutica, Octubre 1949, nro. 10, pág. 17-18; Buenos Aires, Argentina.

La pregunta de un aficionado sobre la conveniencia de recomendar la construcción de un pequeño velero "sin cola", de bajo costo y performances discretas, motivo las declaraciones que transcribimos, del Doctor Reimar Horten, que resultaran de indudable interés para todos los entusiastas del vuelo sin motor en nuestro país.

     Como veleritos para vuelos de performance, considero al avión sin motor de 12 metros de envergadura mínima, por ser este el límite inferior que asegura resultados satisfactorios en el vuelo a vela.   La conveniencia de construir este velero como avión sin cola, debe estudiarse desde los siguientes puntos de vista:

     ¿Puede ahorrarse material y mano de obra construyendo un velerito sin cola? ¿Es factible la construcción del mismo por un grupo de aficionados? ¿Son satisfactorias sus características de vuelo y las performances realizables y pueden compararse las mismas con las de otros veleritos del tipo convencional con cola?

     Dentro de la forma de construcción "sin cola", se presentan dos soluciones equivalentes, pero surgidas de planteos distintos del mismo problema.

I.- La solución en forma de ala volante

Partiendo de la base de situar al piloto en la posición convencional, es decir, sentado, trae como consecuencia una cuerda de perfil muy profunda en la raíz del ala. Aun, ubicando la cabeza del piloto dentro de una tapa-cabina que sobresalga del perfil y empleando una quilla para el patín que resulte de la parte inferior, se obtendrá un perfil de unos 40 a 50 centímetros de altura y, por consiguiente, una profundidad de unos 2.50 metros (Figura 1).

    

Con una superficie alar de 16 a 18 metros cuadrados, con su correspondiente alargamiento no mayor de 9, significaría una relación de planeo de 1:22 máximo. La velocidad de descenso estará en los 70 centímetros por segundo, condicionada lógicamente a la carga alar.

     Este planteo del problema fue resuelto con el modelo Horten I, aparato que intervino exitosamente en el Concurso de Vuelo a Vela del Rhön de 1934, y fue un prototipo "velero para vientos suaves".

     La carga alar de este tipo se mantenía inferior a los 10 kg/m2 y permitía velocidades de vuelo muy reducidas, que lo hacía muy conveniente para el aprovechamiento de los vientos suaves de las colinas. Como estos veleros para vientos suaves son ideales para realizar virajes de poco diámetro, resultan muy apropiados para vuelos a vela térmicos de altura y duración. También con ellos pueden realizarse vuelos de distancia interesantes a favor del viento, pero cuando se trata de alcanzar altas velocidades de crucero, tal como se necesita en los vuelos de distancia con destino anticipado, o en los vuelos en que se desee ganar distancia en contra del viento, los veleros de baja carga alar no darán resultados satisfactorios.

     Comparando al velero descrito con otro construido en la forma convencional con cola y de la misma envergadura, notaremos que la resistencia menor del ala volante no llega a equiparar la desventaja producida en la curva polar de la velocidad por la menor carga alar. Esto significa que en el vuelo rápido, el ala volante es solo superior a un velero convencional, cuando las cargas alares son iguales. Pueden esperarse ventajas adicionales con el diseño basado en perfiles laminares, beneficios que serán notablemente sensibles en el ala volante debido a la gran cuerda del perfil.

Las desventajas provenientes del alargamiento bajo y de la carga alar reducida consiguiente, podrán evitarse construyendo al velero con el piloto en la posición acostada boca abajo  (Figura 2).

    

Otra posibilidad de desarrollo interesante se presenta para el ala volante con el piloto en posición "suspendido", como en los primitivos planeadores, es decir, el piloto se encuentra en posición horizontal y con sus piernas retraídas dentro del perfil alar (Figura 3).

En esta forma, no solo se reducirá el costo de construcción, sino que también se simplificara el mantenimiento y las condiciones de vuelo, ya que tanto el transporte del aparato como su lanzamiento pueden realizarse con el único empleo de las piernas del piloto. Fijando como condición la existencia de una colina desde la cual sea posible el decolaje con poca carrera del piloto, este modelo de ala volante permitirá realizar performances de duración, de altura y de distancia con viento a favor, sin la asistencia de personal alguno.

     En los antiguos planeadores del tipo "piloto suspendido" era normal maniobrar por el desplazamiento del centro de gravedad del piloto. No recomiendo tal sistema, y propongo construirlos con el sistema de mandos del tipo corriente. La velocidad de descenso mínima estará en los 50 a 55 centímetros por segundo y el ángulo de planeo optimo en 1:22. La carga alar reducida permitirá localizar y centrar las térmicas con gran facilidad y se podrá aprovecharlas virando con poca inclinación, a la manera de una hoja seca.

Todos estos factores permitirán lograr marcas notables en vuelo a vela, por lo que debo suponer que esta "ala volante de piloto acostado", llame la atención de los interesados, máxime  si se considera que puede ser utilizada a manera de "localizador de térmicas" en combinación con alto-veleros de gran envergadura.

II- La solución en forma de velero sin cola

     Mi idea al respecto es la de una maquina con alas en flecha de gran alargamiento y con un "rudimento" ovoide de "fuselaje" tomado a media altura entre el ala, en el cual el piloto se alojara en posición sentada. Este diseño permitirá relaciones de planeo de hasta 1:26, dentro de la envergadura de 12 metros, <Picture>lo que permite compararlo - aun en altas velocidades- con los alto-veleros usuales. Tomando como base una carga alar normal de 18 a 20 kg/m2, la velocidad mínima de descenso será de unos 60 centímetros por segundo (Figura 4).

Prescindiendo de los perfiles laminares y de la posición acostada del piloto, considero al modelo bosquejado como la solución ideal del problema constructivo "velerito de performance".

     Se sobreentiende que un ala volante o un velerito sin cola no será desmontable y, por lo tanto, se transportara siempre como pieza única. Esta razón abaratara y simplificara notablemente la construcción, ahorrándose por otra parte un peso superfluo. Por la misma razón de simplicidad y de peso, se prescinden del agregado de aletas hipersustentadoras, innecesarias para el aterrizaje por la velocidad de por si reducida, y que en el vuelo a vela térmico no reportan ventajas. En otras palabras: el aumento de la velocidad de descenso con aletas, tiene más influencia que la compensación producida por un radio de viraje menor a la misma inclinación, motivado por el aumento del coeficiente de sustentación, de modo que con aletas no se logra un ascenso mayor en las térmicas.

     Como timón de dirección he usado hasta la fecha con excelentes resultados frenos en los extremos del ala. Considero que todo velero moderno requiere aletas de freno contra velocidades exageradas y como control del ángulo de planeo en el aterrizaje.  En el avión sin cola, trasplanto estas aletas mas hacia los extremos del ala y las hago asumir a la vez la función de timón de dirección.  Para la función combinada de alerones y de timón de profundidad, resultan suficientes dos aletas del tamaño y ubicación de los alerones convencionales, lo que reporta una ventaja apreciable en el peso. Si luego de considerar las posibilidades descritas comparo a dos aviones, uno con cola y otro sin cola, con la condición que ambos tengan la misma envergadura y carga alar, observo que el avión sin cola tendrá menos superficie alar y por lo tanto un alargamiento mayor. De ello deduzco que el mismo velero sin cola tendrá un costo de materiales y  de mano de obra menor, con un rendimiento de vuelo superior.

 Examinando al detalle los tres factores: costo de materiales, características de vuelo y mano de obra en la construcción, noto las siguientes diferencias entre los veleritos con y sin cola:

Por un lado, todos los veleros sin cola sufren un recargo del 5% en el peso básico alar, producido por la flecha de aproximadamente 20 grados que forma el larguero (llamo peso básico alar al cociente que resulta de dividir el peso de las alas por su superficie).

     Por otro lado se producen reducciones de peso por las siguientes razones:

 a) Supresión de la sección de fuselaje anterior a las alas y, por lo tanto, reducción de la longitud de la máquina de 1.2 a 1.50 metro.

 b) Supresión de la parte del fuselaje que sostiene el empenaje.

 c) Supresión del timón de profundidad, pues los alerones asumen su función, sin recargo de peso.

 d) Supresión del timón de dirección, pues las aletas de freno asumen su función, sin recargo en el peso.

 e) Supresión de un sistema de comandos, pues el comando de alerones funciona en combinación como comando de profundidad.

 f) Supresión de tomas de montaje, pues resulta posible el transporte del velero por carretera, sin desarmarlo, merced a su longitud reducida.

 g) Menor superficie de las alas a igual carga alar que el velero convencional con cola.

     Con respecto a las características de vuelo, quiero reafirmar ante todo el excelente comportamiento observado en mis veleros durante el vuelo en pérdida de velocidad. Las alas en flecha dan al avión sin cola una amortiguación longitudinal superior en más del doble a la del avión convencional; por lo tanto, y a pesar de su momento de inercia menor, todos los movimientos alrededor del eje transversal se producen con la misma velocidad angular. La sensibilidad contra rachas es igual en todos los veleros sin cola que en los con cola, ya que la misma depende, en primer lugar, de la carga alar, vale decir, del peso.

     Ni por la estabilidad de la maquina ni por la reacción de los comandos, un piloto puede asegurar que está volando un avión con o sin cola; por lo tanto, el cansancio mental se produce en ambas alternativas por igual.

     Refiriéndose a las diferencias de mano de obra que median entre la construcción de uno u otro avión, considero que la construcción de un velerito sin cola no es más complicada que la del mismo con cola. El aumento de trabajo que reporta hacer alas en flecha con relación a las alas rectas, es menor al que ocasionan las alas acodadas con respecto a las mismas rectas. En lo que se refiere al alabeamiento alar, este debe calcularse en exceso, para compensar deficiencias que pueden producirse durante la construcción por un grupo de aficionados. Las pérdidas de fineza aerodinámica que se producen en esta forma son las mismas en todo caso, pero no podrán evitarse sin la aplicación de dispositivos especiales de armado y control.

     Resumiendo todo lo antedicho, afirmo que considero promisorio el desarrollo del velerito de performance, ya sea construido como ala volante tipo "piloto acostado" o como "velerito sin cola con piloto sentado".