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Un estudio relaciona la evolución de los aviones y de los animales

El profesor Adrian Bejan propuso en los años 90 su teoría sobre flujos y diseños dentro y fuera de la naturaleza. Ahora la ha aplicado para seguir los cambios que han experimentado las aeronaves desde los pequeños aviones de hélice de principio del siglo XX hasta los gigantescos Airbus y Boing actuales.

Esta gráfica representa la evolución de los principales modelos de aviones durante los 100 años de historia de la aviación. / Bejan/Duke

Un equipo de científicos dirigidos por el profesor Adrian Bejan de la Universidad de Duke (EE UU) ha aplicado la teoría o ley constructual que ideó este investigador en 1996 para seguir la evolución de los diseños de los aviones y predecir cómo podrían ser en el futuro.

Según esta teoría, “para que un sistema de tamaño finito sobreviva, debe evolucionar de tal forma que proporcione el mejor acceso a las corrientes que fluyen por él". En la naturaleza esto se manifiesta en patrones de flujo con forma de árbol, como las cuencas de los ríos, las redes neuronales, los relámpagos o los propios árboles, cuyo diseño mejora con el tiempo para maximizar su función. También sistemas artificiales, como los circuitos eléctricos, lo cumplen.

En el caso de los aviones comerciales, sus diseños han evolucionado para transportar más gente y mercancías. Según el estudio, que se publica en el Journal of Applied Physics, esto se ha traducido en que las aeronaves han adoptado tamaños cada vez mayores.

La masa del motor es proporcional a la del cuerpo del avión, una característica de diseño que es igual en animales

Así los turbohélices de comienzos del siglo XX, como el Farman F60 Goliath y el Douglas DC-3, eran mucho más pequeños que los que vinieron después; y los aviones actuales son gigantes como el Airbus A380 y el Boing 747.

"Demostramos que los aviones más grandes son más rápidos, más eficientes y con mayor autonomía", señala Bejan, que añade: "La masa del motor es proporcional a la del cuerpo, una característica de diseño que es igual en animales, donde la masa de los órganos motores –como el músculo, el corazón o los pulmones– es proporcional a la masa corporal".

Los investigadores también han demostrado que las aeronaves, sean grandes o pequeñas, muestran una proporción entre su envergadura y longitud de su fuselaje, y también entre la carga de combustible y el tamaño total.

El Concorde es como el dodo

"De nuevo, esto es similar a lo que vemos entre las criaturas voladoras en la naturaleza, lo que demuestra que en los aviones convergen las reglas de diseño de arquitectura que los unen con sus homólogos vivientes", apunta Bejan, que también compara la ‘extinción’ del Concorde –con bajo ratio de masa y velocidad– con el de algunas aves, como el dodo.

El investigador confía en que el nuevo artículo ayude a ‘desmitificar’ la evolución como un proceso que ocurre a lo largo de mucho tiempo o que se aplica solo a la naturaleza: "Es mucho más que solo la evolución biológica y definitivamente pertenece al ámbito la física".

Referencia bibliográfica:

A. Bejan, J.D. Charles, S. Lorente. “The Evolution of Airplanes”. Journal of Applied Physics, 22 de julio de 2014. DOI: 10.1063/1.4886855

Fuente: SINC
Derechos: Creative Commons
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