Aerodinámica, sus Origenes

 

Por Helena Restrepo Brigard

 

La aerodinámica es un tema que viene estudiándose desde hace más de un siglo, antes que los pioneros de la aviación, “los hermanos Wright”, Orville y Wilbur, realizarán sus primeros trabajos. Los expertos en balística de la época napoleónica, ya tenían gran inquietud por el tema, siendo su principal objetivo, averiguar la trayectoria exacta recorrida por los proyectiles de su artillería. Para el momento, no tenían grandes conceptos sobre los cuales apoyarse y sus conocimientos matemáticos tampoco les ayudaban para poder analizar un tema tan complejo. Se apoyaron en el teorema de Daniel Bernuilli, el cual afirma que a mayor velocidad de un gas (el aire) en relación con un cuerpo sólido, menor es la presión ejercida por el. Esto les ayudo muy poco, si bien es cierto que no explicaba la resistencia aerodinámica.

 

 

Jamais Contente (primeros experimentos de autos aerodinámicos)

 

 

Sus investigaciones se vieron pues encaminadas a resolver el dilema de si la presión del aire detrás de un proyectil era la misma de adelante, entonces ¿por qué razón perdía velocidad?

 

Pero aquellos científicos, despreciaron el efecto del aire, ya que no consideraban que ejerciera resistencia al avance del objeto. Pero la realidad es que el aire es un fluido existente y que se debe tener en cuenta para el caso.

 

Es así como, a finales del siglo, el Dr. Frederick Lanchester publica sus estudios sobre la fricción del aire ejercida al pasar sobre la superficie de objetos en movimiento, y manifestando la importancia de sus efectos. Sus estudios lo habían llevado a poder afirmar que la resistencia de un aparato en movimiento no podía ser superada por la fricción del aire sobre su superficie. Por fin se tiene en cuenta el diseño aerodinámico, teniendo muy en cuenta la forma ideal para producir la menor resistencia posible.

 

 

Prototipo Aerodinámico

 

 

Como es lógico, los escépticos y estudiosos de la aviación, tardaron en aceptar los descubrimientos de Lanchester. Mientras se ponían de acuerdo, este científico no perdió su tiempo y se dedicó a la fabricación y estudio de sus descubrimientos en automóviles. Pero como el que más rápido corre vuela, los meritos de sus descubrimientos se los llevó un aerodinámico alemán, el Dr. Ludwig Prandtl, quién expuso los mismos descubrimientos de Lanchester, pero en otro lugar y ante otro público, consiguiendo gran reconocimiento y apoyo. Este científico, rápidamente adquirió prestigio, hasta alcanzar en 1908 el cargo de director del centro de investigaciones Bottingen. Desde su acomodada posición y después de haber leído los estudios realizados por Lanchester, expuso ante la comunidad de investigaciones alemana, los razonamientos con respecto al flujo del aire en las proximidades de un cuerpo que puede ser turbulento a laminar, y que la resistencia es mucho menor si se consigue mantener un flujo laminar constante.

 

 

El Caparral 2F, de Jim Hall en Daytona en 1967, es uno de los ejemplos de los origenes de la aerodinámica en automoviles de competición

 

 

Para este momento, Alemania estaba pasando por un período de absoluto delirio por la aerodinámica y dichos estudios eran recibidos con la mejor de las disposiciones. Los balísticos pasaron a un segundo plano y los ojos de Alemania y del mundo se voltearon a ver a los diseñadores del conde Zeppelín con sus máquinas voladoras, considerados los más avanzados de la aerodinámica del siglo XIX. Zeppelín contaba con un túnel de viento operado por el Ingeniero Kemplerer, quien pudo determinar, después de muchos estudios y pruebas, la forma aerodinámica ideal.

 

Estos estudios constituyeron la base de los diseños de las carrocerías de los autos en los años venideros. Pero, no siempre se tenía en cuenta la aerodinámica para el diseño de automóviles. Siempre había algunos que pasaban por alto el tema esencialmente por no disponer de los conocimientos necesarios.

 

En los años 30, el tema vuelve a la palestra y de nuevo Alemania se convierte en el país más interesado por el tema. Las autopistas, que se prestaban para desarrollar altas velocidades, acompañadas de los nuevos automóviles y el hecho del alto costo de la gasolina, ayudaron a que los estudios en aerodinámica se vieran como necesarios para la reciente revitalización de la nación y la conservación de la economía, buscando la manera de poder transitar a gran velocidad en un automóvil de baja potencia. La respuesta estaba en la aerodinámica. Uno de los diseñadores más notables fue Freiherr Koning von Fachsenfeld, quien diseño la carrocería aerodinámica para competición del Mercedes Benz de dos plazas SSKL. Posteriormente, Mercedes Benz, presentó en el periodo de 1934 a 1937, del Grand Prix, las carrocerías de sus autos, que claramente estaban basadas en los diseños de Von Fachsenfeld, expuestas en su libro “Aerodynamik des Kraftfahrzeuges”.

 

 

El March 701, que muestra sus "nacelas laterales", es uno de los experimentos fallidos realizados del efecto tierra

 

 

Mientras tanto el australiano Paul Jaray, estaba revolucionando los conceptos aerodinámicos. Pero, la industria no se detenía a considerar estos nuevos principios, ya que la preocupación principal era diseñar y vender vehículos atractivos al consumidor. En este afán desmedido por la búsqueda del producto más llamativo, Carl Breer, de la Chrysler se detuvo a examinar uno de estos vehículos llegando a la nefasta conclusión de que estos diseños ilógicos resultaban mucho más eficientes volviéndolos a su forma original. Entonces, tomó su diseño de 1931 y rediseño lo que salió en 1934 como el Chrysler Airflow, en el que los conceptos aerodinámicos eran bastante avanzados y hasta por qué no, atrevidos. Pero desgraciadamente, este vehículo fue un verdadero fracaso comercial. (Ver en la sección Historia, el artículo titulado Grandes Fracasos Automotrices).

 

De nuevo en Alemania estaba lo mejor con el lanzamiento del nuevo Mercedes construido por Everling, 50Km/hora más rápido que el modelo sobre el cual fue inspirado. Prestó especial cuidado en el estudio del flujo interior del aire, determinando en su construcción un lugar exacto, en la base del parabrisas, para su expulsión, logrando con esto mantener un contacto parejo y permanente sobre todo el techo del vehículo. Igualmente modificó los valores hasta entonces ideales de longitud versus anchura, recortando la cola en el punto exacto en que ya no podía persibirse en flujo laminar. Los resultados expuestos en este modelo, se esperaba convencieran a la industria, de las bondades de la aerodinámica, pero en los Estados Unidos en donde se encuentra la mayor cantidad de compradores de vehículos, esto no era importante y aún más, después del rotundo fracaso del Airflow, que no presentaba gran diferencia con los otros modelos, en cuanto a su rendimiento y con una estética bastante discutible, lo que llevó a la industria americana a desdeñar los últimos descubrimientos. Por tanto, la idea que quedó grabada en la opinión es que automóviles aerodinámicos no son negocio; no se venden.

 

Durante más de 40 años, la aerodinámica dejó de ser tema de la industria para relegarse a vehículos de competición y a aquellos estudiosos que todavía siguieron investigando y estudiando la mejor forma de lograr alerones, admisiones de aire etc. La creencia de poder lograr una fuerza descendente inducida que aumentara la adherencia al piso, podía verse reflejada en los alerones de los autos de Grand Prix. Podemos verlo en las primeras alas montadas en el auto de Fritz Opel en los años 20.

 

El único planteamiento realmente distinto fue el introducido por Frank Costin, ingeniero de pruebas de vuelo aerodinámico, en cuanto a la “combadura refleja”, utilizada para lograr el máximo de efectividad aerodinámica de una forma de cuña. Pero tampoco era un concepto desconocido, ya que venía siendo utilizando desde hacía muchos años en la aviación, pero Costin, era el primero en utilizarlo a nivel automotriz, mostrando que aportaba una estabilidad aerodinámica inducida a altas velocidades, no contrarrestada por el efecto suelo y consistente con una carrocería de elevada penetración.

 

Es muy probable que los descubrimientos aerodinámicos necesiten de un siglo más para poder lograr su afinación, pero lo cierto es que debemos tener en cuenta lo ya descubierto y no despreciar lo nuevo aunque parezca absurdo o descabellado.

 

 

El caso del Chaparral 2J, que dió en el clavo del efecto tierra consiguiendo resultados sorprendentes, pero que fue prohibido

 

 

 

 

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