La experiencia de construir y volar un avión que rompe la barrera del sonido en silencio

"Es sorprendentemente decepcionante, en cierto modo", me cuenta Tristan 'Geppetto' Brandenburg sobre la primera vez que rompió la barrera del sonido en silencio, sin que nadie en tierra se diera cuenta en la superficie. "Desde la cabina, no se oye el estampido sónico porque dejas las ondas de choque atrás. Solo puedes sentir que ella vuela contenta a velocidad supersónica".

Geppetto es el piloto de pruebas jefe de Boom Supersonic. Y "ella" es el XB-1, la aeronave que pilotaba, que servirá de base para lo que podría convertirse en el primer avión de pasajeros supersónico después del Concorde: Overture.

El XB-1 es un dardo largo y delgado diseñado para cortar el aire de la manera más eficiente posible. Se parece a algunos de los prototipos que Estados Unidos construyó después de la Segunda Guerra Mundial para volar lo más rápido posible. Y como esos aviones X pilotados por héroes como Chuck Yeager, el fuselaje del XB-1 comprime las moléculas de aire que tiene delante, creando una fuerza que, cuando el avión finalmente supera la velocidad del sonido, libera un ruido ensordecedor que todo el mundo en tierra puede oír, haciendo temblar ventanas, perros y personas por igual.

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La NASA intentó mitigar este estampido construyendo un avión aún más afilado y largo, el X-59, que volará más adelante este año. Gracias a su forma aerodinámica, el X-59 generará una onda de choque sonora que, en teoría, se sentirá como un golpe seco. Pero aunque Geppetto no pudo sentir las ondas de choque generadas por el XB-1, su vuelo sí provocó un estampido muy fuerte cada vez que alcanzaba la velocidad supersónica. Y, sin embargo, nadie en tierra llegó a oírlo.

Amor supersónico a pirmera vista

Fue la culminación de un viaje no tan ruidoso que comenzó cuando Blake Scholl, el fundador y director ejecutivo de Boom Supersonic, visitó el Museo del Vuelo en Seattle y se subió al Concorde por primera vez. Le sorprendió que el avión de pasajeros más increíble jamás construido estuviera en un museo, no en los cielos, me cuenta en una entrevista por vídeo. "Nunca llegué a volar en el Concorde", recuerda. Simplemente no tenía dinero de sobra. "Costaba veinte mil dólares el billete y eso es, ya sabes, realmente para la realeza y las estrellas de rock. No es para la gente corriente. Pero ese día me fijé el objetivo de volar supersónico".

Emprendedor hecho a sí mismo, Scholl comenzó su carrera en los primeros tiempos de Amazon, en la segunda mitad de la década de 1990, "cuando todos los demás pensaban que era solo una librería en línea". Dejó a Jeff Bezos para cofundar Kima Labs, una empresa de tecnología móvil que fue adquirida por Groupon en 2012. En ese momento tenía el dinero para volar en el Concorde pero, durante ese período, en 2003, el legendario avión fue retirado porque se consideraba demasiado caro y peligroso. Aun así, tenía esperanzas y siguió esperando a que alguien anunciara un avión supersónico. Activó una alerta de búsqueda en Google porque quería ser el primero en saberlo para poder comprar un billete de inmediato. "Supuse que alguien lo haría. Pero, después de diez años, nadie hizo nada".

A principios de 2014, Scholl tomó clases de diseño de aviones. "Por aquel entonces había algunos esfuerzos para crear un avión privado supersónico", dice. "Pero eso elevaría el precio de volar supersónico de veinte mil dólares a unos veinte millones de dólares". No es exactamente una fórmula ganadora para democratizar los vuelos realmente rápidos. Fue entonces cuando Scholl decidió hacer algo al respecto. "Me dije, vale, nadie está haciendo esto. Así que probablemente haya una buena razón, pero quiero entenderlo por mí mismo. ¿Por qué no se podía construir un avión de pasajeros supersónico?"

El gran problema del Concorde es que era demasiado caro y, sin embargo, había un mercado enorme. La gente que paga un precio elevado por volar en clase ejecutiva en vuelos largos lo hace porque odia que los vuelos sean tan largos. Quieren esa cama para dormir e intentar hacerlo menos doloroso. Eso son decenas de millones de pasajeros cada año, dice Scholl. "Si se analiza la anatomía de los viajes aéreos internacionales, alrededor del 20% de los asientos, pero la mitad de los ingresos y alrededor del 80% de los beneficios. La clase ejecutiva es donde está todo el dinero de los viajes internacionales". Así que decidió averiguar cuánto costaría volar a la misma velocidad que el Concorde para poder ofrecer un asiento supersónico por el precio de una cama plana de clase ejecutiva. Descubrió que, para que eso funcionara económicamente, solo se requería una mejora de un dígito con respecto al Concorde en eficiencia de combustible. "Y pensé, vaya, eso es bastante poco. Han pasado 50 años. Cada generación de aviones es significativamente más eficiente que la generación anterior. Hemos pasado por varias generaciones desde el Concorde. Podemos hacerlo", pensó.

"Compré todos los libros de texto que pude encontrar. Los leí, hice los problemas. Hice cálculo y física, porque no había tenido ninguno desde el instituto. Tomé una clase de diseño de aviones y construí un modelo de hoja de cálculo del avión y un modelo de hoja de cálculo del mercado. La conclusión fue que no había que inventar nada para hacer esto". Buscó la opinión de un profesor de Stanford, que revisó sus cálculos y le animó a apuntar más alto, diciendo que las estimaciones de su hoja de cálculo eran conservadoras. Toda la tecnología que necesitaba ya estaba volando en otros aviones. "La tecnología de hace 20 años del Boeing 707 es todo lo que necesitas para volar supersónico", dice. "Tomas un 707, lo reduces de escala, lo haces largo y delgado, y le pones el doble de motores para que pueda ir el doble de rápido".

Por supuesto, no era tan sencillo. Pero realmente pensó que era factible e invirtió la mitad de su parte de los beneficios de la venta de Kima Labs en una nueva empresa para hacer realidad su sueño. Si podía lograr lo que todo el mundo pensaba que era imposible, podría cambiar la aviación para siempre. Fundó Boom Supersonic y se convirtió en su director ejecutivo.

De la hoja de cálculo a la realidad física

Avancemos hasta 2024. Después de múltiples cambios de diseño en la mesa de dibujo, Boom Supersonic construyó el XB-1: un prototipo a escala un tercio construido para probar las tecnologías del Overture, el avión de pasajeros comercial Mach 1,7 que Boom Supersonic planea lanzar en 2029.

El XB-1 es un vehículo capaz de alcanzar Mach 2,2, pero el Overture será un vehículo Mach 1,7. "Está más equilibrado para la economía", dice Nick Sheryka, ingeniero jefe de pruebas de vuelo de Boom Supersonic. "Construir un prototipo para Mach 2,2 fue algo increíblemente desafiante. No hicimos volar el XB-1 hasta Mach 2,2, pero todas las consideraciones de diseño y el nivel de dificultad en su diseño y construcción se basaron en esa suposición clave".

El XB-1 es una máquina compleja con decenas de miles de piezas, pero la mayoría de ellas no están hechas a medida. Esto era necesario para que el prototipo se hiciera realidad. Diseñar y construir cada pieza del avión, como todos los aviones supersónicos militares existentes, habría sido prohibitivamente caro. El equipo de diseño tuvo que trabajar con lo que tenía y solo diseñar piezas que no se podían encontrar en ningún otro sitio. "Tuvimos que hacer esa concesión para casi todas y cada una de las piezas del avión", dice Sheryka. "Obviamente, la forma del avión, su estructura, el fuselaje de fibra de carbono y titanio del avión, las alas, todo eso fue diseño nuestro", señala. Eso fue fabricación a medida para el XB-1. También crearon su propio tren de aterrizaje desde cero.

El resto eran piezas estándar, lo que en la industria se llama Unidad Reemplazable en Línea (URL), un trozo de un sistema que se quita de otro avión o algo que se puede comprar a un proveedor. Cosas como los actuadores de control de vuelo, que es lo que mueve las superficies que controlan el avión, se tomaron de otros aviones. "Fue un equilibrio prudente entre el trabajo que tenía que ser a medida y las cosas que funcionarían estándar", me dice Sheryka.

A veces estas piezas se modificaban. "El software de adquisición de datos necesario para medir cosas alrededor del avión era una colección de cajas [de ordenador] comerciales. Presentan datos al piloto o al sistema de tierra, pero ejecutan software personalizado que Boom escribió explícitamente para el proyecto".

Uno de los mayores desafíos de diseño fue la modificación de la pieza más crucial para el avión: su motor. Aunque están desarrollando un nuevo tipo de motor para el Overture, llamado Symphony, Boom Supersonic no podía invertir la cantidad necesaria para desarrollar un motor para un prototipo único. "Utilizamos motores militares sobrantes para el XB-1", dice. Pero estos necesitaban ser modificados. Cuando se trata de sistemas de propulsión supersónicos, hay esencialmente dos componentes, el motor a reacción y la toma de aire.

El motor a reacción, aunque subsónico en su funcionamiento interno, requiere un componente separado para manejar el aire supersónico. Este componente se conoce como toma de aire o entrada, que sirve como adaptador para hacer la transición del aire supersónico a condiciones subsónicas. La función principal de la toma de aire es ralentizar el aire supersónico, comprimiéndolo en preparación para la combustión. Cabe destacar que el diseño de las tomas de aire para aviones supersónicos puede ser bastante complejo. Por ejemplo, el SR-71 Blackbird presenta una forma distintiva de punta delante de su motor, mientras que el Concorde empleaba tomas de aire rectangulares. Estos diseños plantean importantes desafíos en ingeniería aerodinámica, que pueden superar la complejidad del propio motor. "En el desarrollo del XB-1, nuestro equipo diseñó su propia toma de aire para el motor que compramos", describe Scholl. "Para el Overture obtendremos nuestros propios motores y nuestras propias tomas de aire".

El resultado es el primer avión supersónico privado del mundo. "Cualquier avión que haya sido supersónico es, en efecto, un programa gubernamental", dice Sheryka. "Hay programas militares o programas patrocinados por el gobierno, como el Concorde". Hasta ahora, era algo que solo había sido accesible para los estados nación. Hacerlo dentro de un entorno de empresa emergente con órdenes de magnitud de menos recursos es impresionante, por decir lo menos. Hay una gran cantidad de conocimiento en ciencia, muchos informes técnicos escritos sobre el tema, y hay expertos en el campo que tienen conversaciones al respecto, me dice, pero nadie ha hecho esto fuera de un programa gubernamental. Ese fue el aspecto más singular de este prototipo. Ni siquiera había un proveedor llave en mano, como la NASA ha hecho subcontratando el X-59 a Lockheed Martin (con dinero de los contribuyentes). "Quizás sea más prudente contratar a una empresa para que haga el prototipo por nosotros", dice Sheryka. "Pero eso tampoco existía".

El Boom Supersonic también es único porque ha sido el primer avión supersónico de diseño completamente nuevo que ha volado en Estados Unidos desde el F-35, un avión de combate militar desarrollado por Lockheed Martin, cuyo diseño comenzó a principios de los 90. El plazo total de desarrollo del XB-1 fue de unos ocho años. "El diseño conceptual comenzó en serio en 2016. Ese diseño maduró a principios de 2017, cuando empezamos a hacer ingeniería de nivel de detalle real, haciendo los planos, especificando los componentes y pidiéndolos", me dice Sheryka. El hardware empezó a llegar por la puerta a finales de 2017, principios de 2018, y el montaje comenzó en 2019 hasta 2020. "Obviamente hubo un gran impacto ahí con el Covid. Afectó absolutamente al calendario porque no se puede montar un avión si la gente está en remoto. Tuvimos que tener mucho cuidado en la forma de traer de vuelta al personal clave al lugar de montaje para continuar el trabajo durante la pandemia. El vehículo empezó a parecer completo en el periodo de 2020. Luego comenzaron una campaña de pruebas en tierra en 2021, activando los sistemas por primera vez, desde la energía eléctrica hasta el combustible y la hidráulica. Empezaron a hacer pruebas de motor a finales de 2021 y durante todo 2022, que es lo que la NASA está haciendo ahora mismo con el X-59. En 2023, el XB-1 fue enviado a California, volando por primera vez en 2024. Cuatro vuelos supersónicos después, el 10 de febrero de 2025, Boom Supersonic completó sus pruebas de vuelo.

¿Lo curioso? Nunca esperaron que ninguno de esos vuelos fuera silencioso. Y, sin embargo, lo fueron, según la propia NASA, que fotografió las ondas de choque sonoras y midió el ruido en tierra.

La clave del vuelo supersónico silencioso

Geppetto lo hizo posible, gracias a la forma en que funciona el sonido. "Es una función de la física", me dice. "Es una función de la atmósfera". El personal de tierra trabaja para averiguar cuáles son las condiciones atmosféricas reales y luego aprovecharlas para hacer que la magia suceda. Te dicen la altitud óptima que presenta un buen compromiso entre el consumo de combustible para el alcance, la velocidad y para lograr el corte Mach.

Debido a los gradientes de temperatura y viento que afectan a la velocidad local del sonido, el sonido se comporta de forma diferente y la onda de choque sónica se curva a medida que viaja por el aire. "Finalmente, si tienes suficiente diferencial de temperatura y una onda de choque lo suficientemente poco profunda, este fenómeno físico revertirá la onda de choque y la enviará de vuelta a la atmósfera". Por eso nadie puede oírlo. "Hay un estampido que sale del avión, pero hace una especie de giro en U en el cielo", señala Scholl. "Y siempre que el estampido salga del avión en el ángulo correcto y esté lo suficientemente alto, puedes pensar que la parte inferior de la U nunca toca el suelo. Y mientras la parte inferior de la U nunca toque el suelo, no hay estampido audible". A diferencia del enfoque de bajo estampido del X-59, donde la gente oirá un golpe lejano, el 'Boomless Cruise' —'Crucero sin estsampido', como Boom Supersonic está denominando su vuelo de corte Mach— pretende eliminar por completo el estampido a nivel del suelo. El X-59 está diseñado para gestionar las ondas de choque a través de su diseño de fuselaje. La forma en que el motor está colocado en su cola, el hecho de que no haya cabina que rompa el flujo de aire y su nariz extrema de Pinocho reducen el estampido sónico. Scholl dice que el enfoque funciona, pero todavía hay un estampido. "Con el Crucero Sin Estampido, literalmente no hay ninguno".

Geppetto me cuenta que volar el XB-1 fue increíblemente emocionante, especialmente la experiencia de subirse a este avión que este pequeño equipo —que dice que es su familia— construyó y voló. "Es como la prueba de vuelo definitiva. Te subes a este avión en el que has estado trabajando durante años, y finalmente es hora de darle una vuelta". Una vez en el aire, sin embargo, la máquina fue una de las más difíciles que ha volado. La máquina no utilizaba la tecnología habitual de control de vuelo electrónico que utilizan los aviones modernos, donde un ordenador interpreta el movimiento del joystick y mueve las superficies de control del avión para ir en la dirección que el piloto quiere. En cambio, todo era control directo, lo que requería mucho esfuerzo y concentración, especialmente cuando se acercaba a la barrera del sonido y todo empezaba a vibrar como lo hacía para Chuck Yeager y sus colegas a finales de los 40 y 50. La máquina también estaba construida para la velocidad, dice Geppetto, no para la maniobrabilidad, por lo que era muy difícil manejarla.

Pero entonces, rompió la barrera del sonido y todo cambió: "El XB-1 supersónico era lo mejor que había volado nunca. Era su lugar feliz. Podía cabecear, alavear y todo se sentía mucho más fácil de controlar. Todo se sentía más suave. Así que fue realmente emocionante llevar el avión a su lugar feliz". Fue uno de los dos únicos aviones que había volado que parecían más felices en supersónico que en subsónico. El otro era el F-104 Starfighter, un avión que parece tan de ciencia ficción como el XB-1. "He volado supersónico en el T-38, F-5 y F-18, pero esos parecen ser más felices en el rango de Mach 0,85 a 0,9. El XB-1 era más feliz en supersónico".

Lecciones de diseño

Pero no se trataba solo de romper la velocidad del sonido o de hacerlo en silencio o de divertirse volando un bronco supersónico. El equipo de diseño quería probar cosas para el Overture.

Una de las innovaciones clave que se trasladará a su futuro avión de pasajeros supersónico es la cabina virtual. Al igual que el sistema de visibilidad externa del X-59, una gran pantalla que ofrece una vista de realidad aumentada de lo que hay delante del piloto, el XB-1 también tenía una pantalla diseñada para proporcionar a Geppetto una mayor conciencia situacional. La suya era una pequeña pantalla de televisión, pero funcionaba muy bien. "La cabina virtual es un avance significativo", explica. "Nos permite integrar toda la información necesaria en una única pantalla intuitiva. Esto reduce la carga de trabajo del piloto y mejora la seguridad, especialmente a velocidades supersónicas". También es necesario ver la pista al despegar y aterrizar, ya que el Overture no tendrá una nariz móvil, como el Concorde, para permitir a los pilotos ver físicamente la pista de aterrizaje.

Hubo otras lecciones inestimables aprendidas del desarrollo del XB-1 que serán cruciales para el éxito del Overture, como la forma en que se comportó la toma de aire, el proceso de creación del fuselaje o cómo funciona realmente el estampido silencioso. Sheryka dice que el proceso de diseño fue una lección en sí mismo: "Estamos dispuestos a fallar por el camino. Queremos probar algunas cosas, iterar y aprender. Esto nos permite ir mucho más rápido y, en última instancia, tener un producto mucho mejor". Sin embargo, subraya la importancia de estar dispuesto a iterar, tener prototipos y realizar pruebas que no pasen, todo en busca de un producto exitoso. Esta filosofía está en el corazón del enfoque del Overture.

Ahora, el futuro del Overture depende del desarrollo de los motores Symphony, diseñados específicamente para mejorar el rendimiento transónico, lo que permite el Crucero Sin Estampido. Esta tecnología es fundamental para lograr el vuelo supersónico sin el estampido sónico. Si pueden lograrlo, Scholl dice que el motor Symphony será el verdadero punto de inflexión. "Permitirá al Overture volar a Mach 1,7 sobre el agua y a velocidades supersónicas controladas sobre tierra, manteniendo al mismo tiempo la viabilidad económica".

Scholl también me habla de la importancia de la compatibilidad con la industria, explicando que el Overture está diseñado para encajar dentro de la infraestructura aeroportuaria existente. El avión podrá operar desde las puertas de embarque y pistas existentes, lo que lo hace práctico para el uso comercial. Afirma que será imposible que algo como el X-59 se escale al tamaño de un avión de pasajeros porque sería absurdamente largo e imposible de encajar en los aeropuertos actuales sin rediseñar o construir nuevas puertas de embarque.

Pero Scholl es consciente de que está hablando del paso 5.000 de un largo camino hacia los viajes supersónicos comerciales. Quizás estén en el paso 500. El XB-1 ha demostrado que su idea funciona y que se puede lograr un estampido silencioso sin inversiones extremas ni diseños extraños. Todavía necesita construir unos motores bastante sorprendentes, un fuselaje totalmente nuevo, toda una gama de subsistemas desde el eléctrico hasta el tren de aterrizaje, y superar todas las pruebas y normativas imaginables. Va a ser muy difícil, pero ahora sabe que tiene pista libre. Solo necesita que su viejo sueño supersónico ruede hacia ella, hable con la torre y despegue.