Lufthansa Technik y BASF envolvieron un 777 en piel de tiburón y recortaron su consumo de combustible ~1%

Las aerolíneas recortan el consumo de combustible con asientos más ligeros, mejores rutas y dispositivos en las puntas de las alas, dejando el fuselaje tan liso como la pintura lo permite. Lufthansa Technik y BASF fueron por el camino opuesto. Desarrollaron AeroSHARK, una película que lleva microcostillas inspiradas en la piel de tiburón, adherida al fuselaje para reducir la resistencia por fricción y, con ella, el combustible y las emisiones de CO2 en torno a un uno por ciento.

Llevar una película superficial a un avión comercial fue un problema de certificación, no de materiales. El primer avión, el Boeing 777-300ER HB-JNH de Swiss, entró en modificación a finales de agosto de 2022 y voló el programa de certificación con EASA los días 8 y 9 de septiembre, donde se exigió demostrar que el cambio no tenía impacto negativo en la seguridad ni en el manejo. Desde octubre voló servicios diarios bajo un permiso temporal de vuelo de la Oficina Federal de Aviación Civil suiza, válido solo para ese avión, mientras semanas de evaluación de datos y simulaciones de flujo pasaban por la revisión de EASA.

En diciembre de 2022 EASA concedió a Lufthansa Technik un Certificado de Tipo Suplementario para la conversión en serie de dos variantes del Boeing 777, la 777-300ER y la 777F. Los clientes de lanzamiento Lufthansa Cargo y Swiss tenían retrofits programados en Fráncfort y Zúrich para enero, y se comprometieron a equipar los doce 777-300ER y once 777F — las primeras aerolíneas en optimizar toda una subflota con película de riblets. Por avión, el ahorro es de alrededor de 400 toneladas de queroseno y más de 1.200 toneladas de CO2 al año en un 777-300ER de Swiss, y de 370 toneladas de combustible y 1.170 toneladas de CO2 en un 777F de Lufthansa Cargo.

El mecanismo se mide en lugar de suponerse. Un artículo de 2018 en Friction imprimió en 3D superficies de ABS con escamas similares a las de la piel de tiburón en una serie de orientaciones y las probó en un reómetro. La superficie con escamas a 90 grados respecto al flujo dio la menor resistencia viscosa, con una reducción de la viscosidad de hasta el 9%. El mapeo del flujo con partículas fluorescentes de diamante mostró que la reducción provenía de un gradiente de velocidad menor cerca de la superficie — el mismo efecto de pared próxima que aprovecha una película de riblets en un fuselaje.

Hacer la piel deliberadamente estriada, no más lisa

Los winglets y el ahorro de peso actúan sobre la resistencia inducida y la masa; los riblets actúan sobre la fricción superficial, que ninguna de esas medidas toca.

Un uno por ciento suena trivial hasta que se multiplica por una subflota: más de 25.000 toneladas de CO2 al año en los Boeing 777 del Grupo Lufthansa.

El retrofit se encajó en trabajos de mantenimiento en Fráncfort y Zúrich, de modo que la película se aplicó mientras el avión ya estaba en tierra.

La certificación, no el material, fue el cuello de botella — un permiso de vuelo para un solo avión permitió obtener datos operativos mientras EASA terminaba su revisión.

Una ganancia del uno por ciento que nadie cree que merezca un certificado de tipo se convierte en 25.000 toneladas de CO2 al año en una subflota — si puede aplicarse durante una visita de mantenimiento ya programada.

Con el STC en mano, Swiss y Lufthansa Cargo comenzaron a equipar toda su flota de 777, doce 777-300ER y once 777F, lo que representa más de 25.000 toneladas de CO2 al año para el Grupo Lufthansa. Lufthansa Technik y BASF dijeron que desarrollarían más AeroSHARK para otros tipos de aeronaves y para áreas mayores de la célula; en cálculos iniciales de modelo, la tecnología en su etapa de máxima expansión podría evitar emisiones de CO2 de hasta alrededor del tres por ciento. La ruta se convirtió en la plantilla: demostrarlo en un avión bajo un permiso temporal y luego convertir flotas bajo un certificado de tipo.