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El FanWing es un tipo de ala de rotor de aeronave en la que se utiliza un ventilador de flujo cruzado de eje horizontal en estrecha relación con un ala fija . El ventilador fuerza el flujo de aire sobre la superficie fija para proporcionar sustentación y empuje hacia adelante.
El concepto fue desarrollado inicialmente alrededor de 1997 por el diseñador Patrick Peebles y actualmente está siendo desarrollado por su empresa, FanWing Ltd. Hasta diciembre de 2024, solo se habían realizado vuelos experimentales con drones.
Principios de funcionamiento
Un ventilador de flujo cruzado consta de aspas que irradian desde un eje central y están alineadas con dicho eje. Está contenido en un conducto con una forma que, al girar, induce un flujo de aire direccional. En el FanWing, el ventilador se ubica sobre la sección delantera de un ala fija y se extiende a lo largo de toda su envergadura. La superficie superior del ala se adapta al ventilador formando un semiconducto. La cuerda del ala se extiende detrás del ventilador, con la sección posterior en forma de carenado en cuña, de superficie superior plana e inclinada, que se extiende hasta el borde de salida .
Cuando el ventilador gira con el borde superior moviéndose hacia atrás y el inferior hacia adelante, el semiconducto fijo adquiere una forma que genera un flujo de aire neto hacia atrás, lo que produce un empuje hacia adelante. Este flujo hacia atrás sobre las superficies superiores también crea una circulación neta de aire alrededor del conjunto rotor-ala, lo que genera sustentación vertical.
El flujo crea un vórtice atrapado dentro del rotor, que puede girar más rápido que la velocidad del aire y aumenta considerablemente tanto la sustentación como el empuje. [ 1 ]
Al girar las aspas del ventilador en una ligera espiral, de forma similar a una segadora de cilindros , se reduce el ruido del rotor y se logra un funcionamiento inherentemente más silencioso. [ 2 ]
Extender la longitud de la sección de cuña de salida fija reduce la resistencia. [ 2 ]
vuelo sin motor
Cuando no recibe energía, el rotor gira automáticamente al avanzar y genera sustentación como un planeador. Añadir un borde de ataque redondeado mejora el rendimiento al planear en modo de autorrotación. Sin embargo, la pendiente de planeo suele ser deficiente, alrededor de 1:4. [ 2 ]
Configuración de la aeronave
La adición de una cola externa recupera energía de los vórtices de las puntas de las alas para aumentar significativamente la eficiencia general. Esto, a su vez, permite una velocidad mínima de avance aún menor. [ 3 ]
Ventajas
Además de proporcionar empuje hacia adelante por sí mismo, el ventilador radial aumenta la velocidad del flujo de aire sobre la superficie superior del ala independientemente del movimiento hacia adelante de la aeronave, creando así sustentación útil a velocidades de avance inferiores a la velocidad de pérdida de un ala convencional. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]
Limitaciones
Además del peso adicional y la complejidad del sistema de ventilación, presenta algunas limitaciones en comparación con un ala fija convencional:
- La relación de planeo en caso de fallo de alimentación es baja (aproximadamente 1:4) si se permite que los rotores giren automáticamente.
Historia
Aunque el ventilador de flujo cruzado se conoce desde finales del siglo XIX, su uso como ala de aeronave rotatoria no se estudió hasta 1997, cuando Patrick Peebles, un estadounidense afincado en Europa, lo concibió como un dispositivo STOL y posteriormente fundó FanWing Co. Las pruebas en túnel de viento y los vuelos de modelos motorizados fueron financiados por el gobierno del Reino Unido, obteniendo subvenciones SMART en 2002 y 2003. [ 7 ] Se comenzó a trabajar en un prototipo de dron, aparentemente dirigido al mercado de vigilancia urbana STOL. [ 8 ] [ 9 ] Durante el desarrollo continuo se descubrieron las ventajas de añadir una cola. [ 3 ] En 2014, se proporcionó apoyo para las pruebas en túnel de viento de una sección de ala de 1,5 metros a través de fuentes de la UE, incluyendo 783.000 € a través del Centro Aeroespacial Alemán . [ 10 ]
A diciembre de 2024, solo habían volado prototipos de desarrollo no tripulados.
Véase también
Referencias
- ↑ Du Siliang, Zhao Qijun y Wang Bo. «Investigación sobre un ala de soplado de chorro distribuido basada en el principio de sustentación y empuje inducidos por vórtices en el ala del ventilador». Revista Internacional de Ingeniería Aeroespacial , Volumen 2019, Artículo ID 7561856. ( pdf )
- 1 2 3 George R Seyfang; "Desarrollos recientes de la aeronave FanWing", Actas de la 3.ª Conferencia Europea Aeroespacial (CEAS) , 24-28 de octubre de 2011. ( pdf ).
- 1 2 ¿Podría FanWing pasar de ser un avión ligero deportivo (LSA) a un avión de carga pesada?, Robert Coppinger, Aircraft Owners and Pilots Association, 22 de noviembre de 2011. Consultado en junio de 2012.
- ↑ "Parece una cortadora de césped, fue diseñada en una cocina, pero podría revolucionar la aviación". Archivado el 1 de octubre de 2007 en Wayback Machine. The Independent , 11 de noviembre de 2002.
- ↑ "El año 2004 en ideas: The FanWing" The New York Times Magazine , 12 de diciembre de 2004
- ↑ "El Fanwing más potente está listo para volar" Revista Flight International , noviembre de 2004
- ↑ «Innovate UK es un organismo público ejecutivo no departamental, patrocinado por el Departamento de Negocios, Innovación y Habilidades» . Innovate UK: la agencia de innovación del Reino Unido . GOV. UK. Archivado del original el 3 de mayo de 2016. Consultado el 3 de mayo de 2016 .
- ↑ El UAV FanWing despega tras un rodaje en tierra de tan solo 1 m. Archivado el 30/09/2007 en Wayback Machine. Rob Coppinger, Flight International , 01/05/07. Consultado en agosto de 2007.
- ↑ FANWING - El competidor de ala fija en el segmento de helicópteros , archivado el 6 de febrero de 2011 en Wayback Machine Frost and Sullivan, 10 de enero de 2011
- ↑ Warwick, Graham. " Los conceptos de carga aérea intermodal con contenedores despiertan interés (Cargo Cult) " Aviation Week & Space Technology, página 15, 25 de agosto de 2014. Consultado el 26 de agosto de 2014.
Enlaces externos
- Sitio web de la empresa FanWing Ltd.
- Imagen de un modelo de investigación con configuración de cola temprana , FlightGlobal (copia archivada).
- Patrick Peebles. "Notas de diseño de FanWing." FanWing, 2024. ( pdf . Consultado en enero de 2025).
- "Vuelo de demostración de FanWing en el evento internacional de UAV/S de ParcAberporth, junio de 2008" ( Vídeo de YouTube . Consultado en enero de 2025).
- Configuraciones de aeronaves
- Diseño de alas de aeronaves