Qué tiene que ver el vuelo de un cisne con el alerón de McLaren (por ejemplo)

Desde McLaren nos cuentan que el último alerón del MCL32 es todo un acierto, y ha abierto importantes vías de evolución para la próxima temporada. Pero cuando el profano estudia un elemento de tantos y tan enrevesados planos, solo puede levantar los hombros y decirse así mismo que por algo serán.

Pero semejante parafernalia aerodinámica responde al mismo principio que fundamenta el sencillo y elegante vuelo de un cisne, como Adrian Newey cita en su libro 'How to build a car'. En el fondo, un sofisticado monoplaza no es más otra humilde expresión de la biomimética, ciencia que estudia la Naturaleza como fuente de inspiración para el diseño.

Un genial aprendiz de biomimética

Recordemos, por ejemplo, la morfología de un martín pescador, ejemplo de pura aerodinámica natural. Su perfilado cuerpo cuenta con un largo y puntiagudo pico (el frontal de un monoplaza sería su equivalente) que facilita la penetración en el agua a velocidad supersónica para atrapar en milésimas de segundo a los habitantes de otro medio. Habría que medir entonces su coeficiente aerodinámico en pleno picado…

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Un monoplaza necesita algo más. Que esa configuración aerodinámica no solo penetre el aire con la menor resistencia, sino que también proporcione la mayor adherencia al suelo posible y a gran velocidad. Es aquí donde las aves se convierten en maravillosos ejemplos de la perfección alcanzada por la Naturaleza y la evolución, antes que toda una legión de ingenieros de Fórmula 1 y sus túneles de viento. Nadie mejor que el cisne y un genial aprendiz de biomimética como Adrian Newey para guiarnos.

La forma del ala marca la diferencia

El ingeniero británico enuncia las guías maestras de un buen monoplaza: que sus neumáticos tengan un contacto consistente con el suelo en todas las fases de su movimiento. Que sea muy ligero. Con la menor resistencia al avance. Y que el coche genere toda la carga aerodinámica posible de forma equilibrada en todas las fases de una curva. Tranquilos, que pronto aparecerá volando el cisne.

Las alas de un avión imitan a las de las aves. Las superficies superior e inferior tienen una distinta curvatura que crea una diferente velocidad de paso del aire en cada uno de sus planos y una diferente presión en cada uno de ellos: baja presión arriba, mayor presión abajo. Con la fuerza del motor, esa configuración provoca que el avión ascienda dirigido hacia la zona de menor presión.

El diseño del alerón de un monoplaza funciona igual, pero al revés: alta presión arriba (el aire se mueve más lento), baja en la parte inferior (el aire se acelera por la curvatura). Esa diferencia de presión provoca un efecto ‘ventosa’ que pega el coche al suelo. Sacar la mano por la ventanilla del coche en marcha y hacer ángulo con la palma de la mano arriba y abajo permite reproducir el fenómeno en los dos sentidos.

Las faldillas laterales para sellar el aire

Newey basó su estudio de fin de carrera en el famoso efecto suelo introducido por Lotus en 1977. Llamaba la atención sobre uno de los problemas que afectaban a los alerones usados en los monoplazas desde 1968. Las diferencias de presión del aire en cada una de las superficies creaba distorsiones en el flujo, en la zona de alta presión se producían pérdidas laterales y disminución de la eficacia del alerón. Para evitarlas en parte, un alerón tiene esos apendices verticales en sus bordes. Por ello, Newey se centró en los 'wing car', monoplazas que imitaban el diseño de un ala con todo el monoplaza, es decir, alerónes y pontones laterales.

Pero lo que caracterizaba a los 'wing car' es un elemento simple pero vital para evitar esas fugas del flujo de aire por los laterales inferiores del coche: unas faldillas móviles en contacto con el suelo que sellaban la parte inferior, acentuando así el ‘efecto ventosa’ espectacularmente. Como Mario Andretti diría de su Lotus 79: “Hey man, is like painted on the road” (“Hey tío, va como pintado sobre el asfalto”). Y aquí llega la sabiduría de la Naturaleza con el cisne.

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Cuando el cisne toca el agua con sus alas

Como ave pesada que es, al cisne le cuesta volar. De aquí la necesidad, primero, de esas largas zancadas sobre el agua. Luego, una vez coge el vuelo, necesita la mayor sustentación posible. Primero ahorquillando sus alas y plumas para crear una zona de baja presión en el plano inferior. Y aquí viene lo bueno. Para mantenerse en el aire, vuela muy cerca del agua para utilizar su superficie como zona inferior, lo mismo que el asfalto supone para un monoplaza. Y, lo más increíble, toca frecuentemente la superficie con la punta exterior de sus alas para provocar ese mismo efecto de sellado que imitaban las faldillas móviles de los ‘wing car’. Aquellos monoplazas utilizaban el mismo sistema de los cisnes al volar, pero al revés. El mismo principio que también inspira a un monoplaza actual.

Los ‘wing car’ están hoy prohibidos pero, por ejemplo, el ‘rake’ de un McLaren o un Red Bull (la diferencia de altura entre la parte delantera y trasera) intenta imitar el mismo esquema. La increíble complejidad aerodinámica de un monoplaza actual busca dirigir primero y ‘sellar’ al máximo después los flujos de aire para aumentar la carga y eficacia aerodinámica con la menor resistencia posible. En definitiva, nada que el pico de un martin pescador o la forma de volar de un elegante cisne no puedan enseñar a Adrian Newey y sus colegas.