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Aviation

El ala elíptica del Spitfire, y por qué se dibujó así

Lo bastante delgada para ser rápida y lo bastante profunda para alojar ocho ametralladoras y un tren retráctil. La elipse resolvió las dos cosas y luego frenó la producción casi dos años.

Un Spitfire se reconoce a mucha distancia, y no es el morro ni la cabina lo que lo delata. Es el ala elíptica del Spitfire. Esa forma se decidió en una oficina técnica de Southampton a mediados de los años treinta, y no se decidió por estética.

Dos exigencias que tiran en sentidos opuestos

R. J. Mitchell dirigía la oficina técnica de Supermarine desde los 24 años. Su reputación venía de los hidroaviones de carrera: la Spitfire Society recoge que el S.5 firmó el primer y el segundo puesto en la Copa Schneider de 1927 a 281 mph (unos 452 km/h), que el S.6 ganó en 1929 a 328 mph (528 km/h) y que un S.6B se llevó el trofeo en propiedad para el Reino Unido en 1931 a 340 mph (547 km/h). Su primer intento de caza, el Type 224, fue rechazado. El Type 300 reelaborado se convirtió en el Spitfire.

Su ala tenía que hacer dos cosas incompatibles a la vez. Tenía que ser delgada, porque el espesor es resistencia y todo el argumento del avión era la velocidad. Y tenía que ser lo bastante profunda para tragarse ocho ametralladoras, su munición y un tren de aterrizaje retráctil.

Un Spitfire visto desde abajo en un viraje cerrado, con el contorno completo del ala sobre un cielo gris — el ala elíptica, en planta.
La forma de la que trata todo el artículo. Desde abajo la elipse se lee de una vez, y con ella los cañones en el borde de ataque y los abultamientos sobre los alojamientos del tren: lo que el ala tenía que tragarse. · Adrian Pingstone (Arpingstone) · Public domain

Por qué el ala elíptica del Spitfire responde a las dos

La mitad teórica no se discute. La teoría de la línea sustentadora demuestra que la resistencia inducida es mínima cuando la sustentación se reparte de forma elíptica de punta a punta, y el material didáctico de la propia NASA lo dice citando el avión:

Las excepcionales prestaciones aerodinámicas del Spitfire británico de la Segunda Guerra Mundial se deben en parte a su ala de forma elíptica, que daba al aparato una resistencia inducida muy baja.

La mitad práctica viene de quien la dibujó. Beverley Shenstone, el aerodinamicista canadiense del equipo de Mitchell, describió la elección sin ninguna referencia a la elegancia:

La elipse era sencillamente la forma que nos permitía el ala más delgada posible con sitio dentro para llevar la estructura necesaria y todo lo que queríamos meter ahí.

Eso es una afirmación sobre espacio interno, y es la más útil de las dos. Una planta elíptica conserva cuerda —y por tanto altura absoluta— justo donde la hacen falta al larguero, a los alojamientos del armamento y a los del tren, mientras el perfil se mantiene proporcionalmente delgado. El Spitfire usó un perfil de la serie NACA 2200, con un espesor relativo de aproximadamente el 13 % en la raíz que se reduce hacia la punta hasta cerca del 9,4 %. Las cifras publicadas varían un poco de una fuente a otra; el razonamiento que describen, no.

De dónde salió la planta es otra cuestión, y sigue abierta. El Journal of Aeronautical History de la Royal Aeronautical Society publica el trabajo de J. A. D. Ackroyd «The Spitfire Wing Planform: A Suggestion», que defiende que la doble elipse podría remontarse a los trabajos de Prandtl sobre ala finita en Gotinga antes que a una ocurrencia aislada en Supermarine.

Lo que costó la forma

Mucho, y estuvo cerca de costarle al avión la guerra por la que se le recuerda. La precisión que exigían el larguero y el borde de ataque provocó retrasos graves de producción, y esos retrasos empeoraron cuando el trabajo se subcontrató a empresas sin experiencia en estructuras metálicas de alta velocidad. La mayor parte del problema estaba resuelta en junio de 1939, unos catorce meses antes del momento en que más importaba.

Una operaria remacha una pieza de avión en una fábrica en tiempo de guerra, observada por un hombre de abrigo oscuro.
Montaje de Spitfire en la fábrica de Castle Bromwich, en Birmingham, en septiembre de 1941. La precisión que exigía el ala fue lo que retrasó el avión, y costó casi dos años sacarla adelante. · William George Horton / Imperial War Museums · Public domain (UK Government work)

El prototipo K5054 voló por primera vez desde Eastleigh el 5 de marzo de 1936, con el jefe de pilotos de pruebas de Vickers, «Mutt» Summers, a los mandos. Ni siquiera esa fecha está del todo cerrada: la Battle of Britain Memorial Flight de la RAF señala que Jeffrey Quill, que voló el aparato poco después, situaba el primer vuelo el 6 de marzo.

Las entregas fueron lentas al principio. Se construyeron 1.566 Spitfire I. El No. 19 Squadron recibió los primeros en agosto de 1938, nueve escuadrones estaban equipados al estallar la guerra y en julio de 1940 eran diecinueve.

La forma sobrevivió a la discusión

Mitchell murió el 11 de junio de 1937, a los 42 años. Nunca vio un escuadrón de Spitfire. El trabajo siguió sin él: 24 versiones, 20.351 aparatos, y el único caza británico que se mantuvo en producción continua antes, durante y después de la Segunda Guerra Mundial.

Cambiaron los motores, cambió el armamento, y la planta del ala siguió siendo legible durante todo el proceso. Ahí está la anomalía. La mayoría de los cazas de la época se reconocen por un morro o por una cola. Este se reconoce por una decisión sobre resistencia inducida y sobre dónde poner las ametralladoras.

La lámina, y lo que no afirmamos sobre ella

Dockside Daydream coloca un Spitfire donde uno suele verlos: pequeño, alto y de camino a otra parte, sobre una figura sentada en un embarcadero. En esa imagen el avión es el tiempo atmosférico, no el tema, y por eso funciona en una pared que no es la de un museo.

Lo que no le vamos a decir es de qué versión se trata, cuándo se tomó la fotografía ni sobre qué está volando. Nada de eso consta en lo que tenemos, y un pie de foto inventado para sonar solvente vale menos que ningún pie de foto. El avión está documentado hasta el último remache. Esta fotografía suya no lo está, y preferimos decirlo antes que adivinar.

Se imprime en papel mate de archivo de 200 g/m² con certificación FSC, giclée pigmentado a 300 ppp, fabricado bajo pedido y en prensa dentro de las 72 horas. El enmarcado va de 27 × 35 cm a 70 × 100 cm, en madera maciza, montado a mano y con el herraje de colgado ya puesto.

El otro avión de la colección respondió a las mismas preguntas de diseño casi al revés: por eso el P-47 Thunderbolt era tan pesado. Y si lo que le atrae es una máquina captada en plena maniobra, la aritmética de una curva es la misma a ras de suelo: cómo gira de verdad una moto de carreras.

Preguntas frecuentes

¿Por qué el ala del Spitfire era elíptica?

Dos argumentos llevaban a la misma respuesta. La teoría de la línea sustentadora dice que una distribución elíptica de la sustentación da la menor resistencia inducida, así que la forma era rápida. También resolvía un problema de espacio: Beverley Shenstone dijo que la elipse era sencillamente la forma que permitía el ala más delgada posible con sitio dentro.

¿El ala elíptica hacía realmente más rápido al Spitfire?

La parte aerodinámica no se discute: el material didáctico de la NASA atribuye a esa ala una resistencia inducida muy baja. Pero la forma nunca fue solo cuestión de resistencia. El perfil tenía que seguir siendo delgado, en torno al trece por ciento de espesor en la raíz y cerca del nueve en la punta.

¿La forma del ala retrasó la producción?

Mucho. La precisión que exigían el larguero y la estructura del borde de ataque provocó retrasos graves, que empeoraron cuando el trabajo se subcontrató a empresas sin experiencia en aviones rápidos de estructura metálica. Casi todo estaba resuelto en junio de 1939, unos catorce meses antes de que hiciera falta.

¿Qué versión del Spitfire aparece en la lámina Dockside Daydream?

No lo sabemos y no vamos a inventarlo. Nada de lo que tenemos registra la versión, la fecha ni el lugar de la fotografía, y un pie inventado sería peor que ninguno. Lo que muestra Dockside Daydream es un Spitfire pequeño y alto sobre una figura sentada en un embarcadero.

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