miniaturadeimagen| Aviones F-15C Eagle de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos volando en formación V sobre Alaska. El vuelo en formación es el vuelo coordinado de múltiples elementos. Este tipo de formaciones se da en la naturaleza entre animales voladores y planeadores, y también se practica en la aviación humana, generalmente en aviación militar y exhibiciones aéreas.

Se han realizado multitud de estudios sobre las ventajas en el rendimiento de las aeronaves que vuelan en formación.

Historia Se sabe, desde hace más de un siglo, que las aves obtienen beneficios en su rendimiento al volar en formación, gracias a la teoría aerodinámica de Wieselsberger de 1914.

El vuelo en formación en la aviación humana se originó en la Primera Guerra Mundial, cuando se asignaron aviones de combate para escoltar a los aviones de reconocimiento. Se descubrió que las parejas de aeronaves eran más efectivas en combate que las aeronaves individuales y, por lo tanto, las aeronaves militares siempre volarían en formaciones de al menos dos. Para la Segunda Guerra Mundial, los pilotos habían descubierto otras ventajas estratégicas del vuelo en formación, como una mayor estabilidad y una visibilidad óptima.

Formación cerrada Existen 5 razones principales para un vuelo en formación cerrada:

Reducir la resistencia aerodinámica (ver más abajo) causada por aves y aviones. Reducir la sección transversal del radar. También podría provocar que se separaran para romper el bloqueo del radar sobre la aeronave. Autodefensa activa con armas de fuego: caja de bombarderos B-17 de la Segunda Guerra Mundial. Arrastrar un planeador. Realizar exhibiciones aéreas, por ejemplo acrobacias, que implican llegar juntos a un punto de referencia.

Reducción de la resistencia Es un error común relacionar la reducción de la resistencia aerodinámica en el vuelo en formación con la reducción de la resistencia aerodinámica en el vuelo a rebufo. Sin embargo, son bastante diferentes desde el punto de vista mecánico.

La reducción de la resistencia aerodinámica que se produce al aprovechar el rebufo se debe a una disminución de la velocidad del flujo en la estela del vehículo que va delante, lo que reduce la cantidad de aceleración que necesita el flujo para rodear la carrocería y, por consiguiente, la presión delante del vehículo que va detrás. Esto conlleva una menor diferencia de presión entre las superficies proyectadas frontal y posterior del cuerpo y, por lo tanto, una menor resistencia aerodinámica. Esto también puede entenderse de forma un tanto tautológica a través de la ecuación de arrastre común para un cuerpo. , dónde es el número adimensional obtenido experimentalmente, es la densidad del medio fluido a través del cual viaja el objeto, es el área de la sección transversal normal a la dirección del flujo medio y es la velocidad del flujo medio. Como se puede observar a simple vista, una disminución de la velocidad media generará una menor fuerza de arrastre, como ocurre en el caso del rebufo.

Naturaleza

Aves migratorias miniaturadeimagen| Pelícanos volando en formación de V. Normalmente se observa que las aves vuelan en formaciones en forma de V o en forma de J, esta última conocida comúnmente como formación en escalón. El primer estudio que intentó cuantificar el ahorro de energía de una gran bandada de aves fue el de Lissaman y Schollenberger quienes proporcionaron la primera estimación, aunque notablemente defectuosa, para una bandada de 25 aves. Se registró una impresionante ampliación del alcance del 71 % en comparación con el vuelo de un solo ave. Estas extensiones reportadas se deben generalmente al uso de una aproximación de ala fija. Haffner (1977) experimentó con aves volando en túneles de viento y calculó una extensión de alcance de un valor más conservador del 22 %.

Insectos Los enjambres de insectos tienen un comportamiento animal colectivo que constituye un área de investigación activa para la aplicación de drones. La característica única de los enjambres de insectos es su vuelo organizado, aunque sin líder. En un estudio de velocimetría de imágenes de partículas de 10 mosquitos realizado por Kelley y Ouellette (2013), los límites del enjambre son estadísticamente consistentes a pesar de que el vuelo de los insectos dentro del enjambre es prácticamente asíncrono. También hay indicios de agrupamiento, lo que implica que puede haber algún comportamiento autorganizado.

Aviación

Terminología y ejemplos izquierda|miniaturadeimagen| Formación en flecha de 4, con punto derecha. La formación 4 en cuña con par derecho (finger-four en inglés) es la formación básica de cuatro aeronaves que se asemeja a la posición de las puntas de los dedos con la mano extendida, de ahí su nombre en inglés. El líder de vuelo (n.º 1) pilota la aeronave que va delante (punta del dedo corazón), con el compañero de ala del líder (n.º 2) a un lado (punta del dedo índice); el líder de sección (n.º 3) está frente al compañero de ala del líder en el lado opuesto (punta del dedo anular) mientras que el compañero de ala del líder de sección (n.º 4) sigue al líder de sección hacia el mismo lado (punta del dedo meñique). La formación dependiendo del lado al que se añada el 4 avión, se denomina par derecho o par izquierdo, dependiendo del lado en el que vuele la aeronave de la sección (n.º 3 y n.º 4).

El líder de vuelo deberá decidir y comunicar qué orientación utilizar como formación básica antes de las operaciones de vuelo. Las formaciones deben transitar hacia y desde la formación básica para facilitar el uso de señales manuales y de plano.

+Transiciones de formación de 4 aeronavesTransición Diagrama Señal Descripción y secuencia De APunta derecha Escalón derechosinmarco|130x130px El brazo izquierdo del líder de vuelo doblado 90°, puño cerrado. El n.º 3 mueve la sección hacia afuera y hacia atrás, el n.º 2 cruza hacia el ala derecha del n.º 1. Escalón derechoPunta derechasinmarco|155x155px El brazo derecho del líder de vuelo está doblado 90°, con el puño cerrado; el número 2 le pasa la misma señal al número 3. El jugador n.° 3 mueve la sección hacia afuera para darle espacio al jugador n.° 2 para cruzar al ala izquierda del jugador n.° 1; una vez que el jugador n.° 2 haya terminado, el jugador n.° 3 mueve la sección de regreso al ala derecha del líder.Punta derechaEscalón izquierdasinmarco|155x155px El brazo derecho del líder de vuelo doblado 90°, puño cerrado, dos movimientos de brazos. El elemento n.º 3 mueve la sección al ala izquierda del elemento n.º 2, el elemento #4 cruza por debajo del elemento #3 mientras el elemento cruza por debajo del elemento n.º 2.Escalón izquierdaPunta derechasinmarco|155x155px El brazo izquierdo del líder de vuelo doblado 90°, puño cerrado, dos movimientos de brazos. El jugador n.° 3 mueve la sección hacia el ala derecha del líder, el jugador n.° 4 cruza hacia el ala derecha del jugador n.° 3.Punta derecha Diamantesinmarco|105x105px El brazo del líder de vuelo se dobla 90°, con el puño cerrado; extiende cuatro dedos y luego cierra la mano con el pulgar apuntando hacia atrás y haciendo un gesto hacia atrás; el número 3 transmite la señal al número 4; el número 3 le indica al líder con el pulgar hacia arriba cuando termina. El número 4 se mueve a la posición. DiamantePunta derechasinmarco|105x105px El líder de vuelo mece suavemente las alas. El jugador n.° 4 se mueve desde la posición de slot hacia el ala del jugador n.° 3.Punta derechaHilerasinmarco|120x120px El líder de vuelo realiza varias maniobras de cabeceo suaves; cada piloto indica verbalmente que está en posición. El #2 se desliza hacia atrás y detrás del líder, seguido por el #3, luego el #4 en secuencia.HileraPunta derechasinmarco|120x120px El líder de la formación balancea las alas varias veces y luego comienza un giro suave. El #2 avanza para unirse al ala interior del líder; los #3 y #4 se unen como un elemento y luego toman posición en el ala exterior del líder.

Militar miniaturadeimagen| Harrier de la Marina británica volando en formación escalonada. En aviación militar, el vuelo en formación táctica consiste en un vuelo disciplinado de dos o más aeronaves bajo el mando de un líder de vuelo.Los pilotos militares utilizan formaciones tácticas para la defensa mutua y la concentración de potencia de fuego.

Vehículos aéreos no tripulados El reto de lograr un vuelo en formación seguro mediante vehículos aéreos no tripulados ha sido objeto de una amplia investigación en el , tanto en sistemas aeronáuticos como espaciales. Para los vehículos aéreos, las ventajas de realizar vuelos en formación incluyen el ahorro de combustible, una mayor eficiencia en el control del tráfico aéreo y la asignación cooperativa de tareas. En el caso de los vehículos espaciales, el control preciso del vuelo en formación podría permitir el desarrollo de futuros telescopios espaciales de gran apertura, interferómetros espaciales de línea de base variable, el acoplamiento y encuentro autónomos y el ensamblaje robótico de estructuras espaciales. Una de las formaciones más simples utilizadas es aquella en la que las aeronaves autónomas mantienen la formación con una aeronave líder que también puede ser autónoma.

Aviación civil miniaturadeimagen| Equipo «WeFly!» en un espectáculo aéreo. En aviación civil, el vuelo en formación se realiza en exhibiciones aéreas o con fines recreativos. Se utiliza para mejorar la técnica de vuelo y también como una actividad prestigiosa de las antiguas organizaciones de aviación. Representa la habilidad más exigente de volar cerca de otra aeronave. Se propuso el vuelo en formación para reducir el consumo de combustible al minimizar la resistencia aerodinámica.

A principios de la década del año 2000, el programa de Vuelo en Formación Autónoma de la NASA utilizó un par de F/A-18. En 2013, el proyecto Surfing Aircraft Vortices for Energy del Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea demostró un ahorro de combustible del 10 al 15 %, tras su instalación en dos Boeing C-17 Globemaster III. En 2017, la NASA midió un consumo de combustible entre un 8 % y un 10 % menor en dos aviones Gulfstream III durante vuelos de prueba de surf sobre estelas. En 2018, el ecoDemonstrator, un avión de carga Boeing 777F de FedEx Express, vio reducido su consumo de combustible entre un 5 y un 10 % con el piloto automático manteniendo los 4 000 pies (1,2 km) basada en información ADS-B y TCAS.

Véase también

Referencias

Categoría:Aeronáutica Categoría:Aviación