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No es ningún secreto que mi perfil profesional comienza con el título de ingeniero aeronáutico, aunque las vueltas que da la vida han hecho que nunca haya tenido ocasión de ejercer como tal. No sé si habría resultado ser un ingeniero mediocre o brillante, pero si el destino me hubiese llevado por otros derroteros no me habrían faltado modelos para inspirarme, ya que España ha dado un puñado de excelentes ingenieros. Veamos algunos ejemplos: los teleféricos que construyó Leonardo Torres Quevedo eran maravillas en su época, siendo el más famoso el que cruza el rio Niágara; los trenes diseñados por Alejandro Goicoechea han seguido evolucionando hasta la actualidad bajo el nombre TALGO (la G del acrónimo viene del apellido del ingeniero: Talgo significa Tren Articulado Ligero Goicoechea Oriol); la historia del submarino está unida al nombre de Isaac Peral y los helicópteros no habrían existido sin la aportación de Juan de la Cierva.
De la Cierva resolvió un problema sin cuya solución habría sido imposible crear una aeronave que obtenga sustentación, la fuerza que mantiene los aviones en el aire, utilizando un ala giratoria en lugar de un ala fija. Recomiendo revisar el artículo sobre el AF447 en el que expliqué cómo un perfil genera sustentación. Tiene especial importancia la siguiente imagen, puesto que la sustentación depende de varios parámetros que aparecen en ella. En concreto nos interesa la velocidad del aire con respecto al perfil (a mayor velocidad mayor sustentación) y el ángulo de ataque (en principio, la sustentación aumenta cuando crece dicho ángulo).
Y ahora vamos con el problema que resolvió Juan de la Cierva. Consideremos una aeronave de ala rotatoria en vuelo estacionario. Para ello imaginemos un helicóptero, como el de la figura, quieto en el aire en un día en el que no se mueve absolutamente nada de viento.
Lo que necesitamos es fijarnos en el rotor principal, así que olvidaremos el resto del helicóptero y dejaremos solamente el rotor. En su giro, la parte externa del rotor, la más alejada del eje, se mueve con una velocidad lineal superior a la de la parte interna, de manera que alguien que observara el helicóptero desde arriba, vería que el rotor se mueve de la siguiente manera:
Las flechas azules indican la velocidad de cada sección del rotor. Pero en lugar de mirar el rotor desde fuera y verlo girar, ahora nos subiremos imaginariamente a él, por lo que lo veremos inmóvil, mientras el resto del mundo gira como loco. Es lo mismo que pasa cuando subimos a un tren: desde fuera se ve un tren en movimiento, pero cuando estamos en su interior el tren parece inmóvil y es el resto del mundo el que se desplaza. Si en lugar de un tren fuese un coche descapotable sentiríamos además el viento. Nos da igual que el aire esté en calma: desde fuera el coche se mueve contra el aire, pero para los ocupantes es como si soplara un fuerte viento en contra. En nuestro caso nos interesa saber cómo se desplaza el aire con respecto al rotor y el resultado es, como era de esperar, el siguiente:
Las flechas rojas muestran la velocidad aparente del aire con respecto a las palas en cada sección. Como las palas del rotor tienen un perfil aerodinámico, la corriente de aire genera sustentación, es decir una fuerza que tira hacia arriba. La fuerza es mayor en las puntas de las palas que en el centro, pero es perfectamente simétrica: el extremo de la pala derecha se mueve a la misma velocidad que el extremo de la pala izquierda y por tanto generan la misma fuerza. La zona central de las palas genera una sustentación menor, por la menor velocidad del aire, pero es la misma en los dos lados y así para cada sección de las palas. La conclusión es que nuestro helicóptero se queda flotando graciosamente en el aire.
Pero, ¡ay! nosotros no queremos quedarnos quietos sino desplazarnos. Así que avanzamos y en ese momento todo se complica porque ahora nuestro helicóptero tiene una velocidad propia con respecto al aire. En la imagen he representado esa velocidad de avance del helicóptero con una flecha verde. Ese avance hace que el helicóptero encuentre un viento de cara, al igual que ocurría en el descapotable. Y este viento de cara es igual para todo el helicóptero, de manera que todas las secciones de la pala lo sufren por igual, pero como un lado de la pala avanza mientras el otro retrocede, la combinación del viento producido por el avance (flechas verdes) sumado al del giro del rotor (flechas rojas) estropea la simetría.
El resultado final es el de las flechas color magenta: el lado derecho del rotor tiene más velocidad con respecto al aire que el lado izquierdo y por tanto la sustentación en ese lado es mayor. El helicóptero tiene más fuerza ascendente por un lado que por otro y el efecto final es el del llamado par de vuelco. Nuestro helicóptero tiende a volcar, como se ve en la figura de abajo. Mientras no se encontrase solución a este problema no se podría construir un aparato de ala rotatoria.
La primera solución que intentó de la Cierva fue utilizar dos rotores, uno sobre otro, que girasen en sentidos opuestos, pero el prototipo no funcionó bien y decidió cambiar el enfoque. Si el problema es que en un lado hay más sustentación que en otro, ¿por qué no variar el ángulo de ataque de las palas dependiendo de su posición? Las palas del lado derecho de la figura de antes tendrían que tener un ángulo de ataque menor que las del lado izquierdo para compensar la diferencia de velocidad. Eso significa cambiar la inclinación de cada pala independientemente, según la posición que ocupen y la velocidad de avance. Un problema complicado, pero que una vez resuelto hizo posible la construcción de aeronaves de ala giratoria. Ahora ya sabemos por qué cuando en una película vemos un primer plano de la cabeza del rotor su mecánica parece tan complicada, con un complejo juego de varillas y articulaciones.
Las aeronaves que construyó de la Cierva no eran helicópteros sino autogiros. La diferencia es que las palas del rotor de un autogiro no van unidas al motor sino que se mueven por efecto aerodinámico. A cambio no es posible el despegue puramente vertical, ya que hace falta una velocidad de avance para mantener el giro del rotor. Sí es posible aterrizar en espacios impensables para un avión de ala fija y también volar a velocidades extraordinariamente lentas. Esta última peculiaridad fue muy útil a la hora de calibrar los primeros radares en Gran Bretaña.
La exportación del autogiro tuvo bastante éxito. Se construyeron aparatos bajo licencia, especialmente del modelo C.30, en Reino Unido, Alemania, Francia… En la imagen adjunta he incluido varios ejemplos de un modelo británico, uno español, uno alemán y uno sueco. El modelo sueco tiene truco: fue construido en Gran Bretaña. Yo habría preferido incluir una foto de un modelo construido en Francia, pero no he encontrado ninguna buena imagen.
Es curioso que de la Cierva no llegase a dar el siguiente paso lógico: mover las palas directamente con un motor. Esto supone resolver otro problema, puesto que la conservación del momento cinético hace que la aeronave tienda a girar en sentido opuesto a las palas. Una forma teórica de arreglarlo sería con dos rotores superpuestos girando en sentidos diferentes, solución que a buen seguro de la Cierva no quería volver a probar. En la actualidad este problema se resuelve con el rotor de cola, que quizás habría ensayado el ingeniero español de no ser porque murió demasiado pronto, en diciembre de 1936, cuando el avión en el que viajaba se estrelló mientras despegaba de un aeropuerto británico envuelto en niebla. De la Cierva tenía apenas 41 años, por lo que teóricamente estaba apenas a la mitad de su carrera profesional y podría aún haber hecho importantes aportaciones a la aeronáutica. Ironías del destino: el accidente en el que murió probablemente nunca se habría producido en un autogiro.
