El B-1 Lancer utiliza alas de geometría variable para ajustar sustentación y resistencia según la fase del vuelo.
Aerodinámica y propósito de la flecha variable en regímenes altos y bajos
El principio aerodinámico consiste en variar el ángulo de flecha para retrasar la aparición de ondas de choque cerca y por encima de Mach 1 sin penalizar el comportamiento a baja velocidad. Un ala sin flecha genera elevada resistencia alrededor de Mach 1; al aumentar la flecha disminuye la componente del flujo perpendicular al borde de ataque y, en consecuencia, la resistencia de onda.
A bajas velocidades la flecha perjudica la sustentación y obliga a mayores velocidades de despegue y aterrizaje. La geometría variable resuelve ese compromiso: alas adelantadas para máxima sustentación y control en aproximaciones, y alas retrasadas para cruceros rápidos y penetración a alta velocidad. Los análisis académicos y técnicos del AAAI y de la Oficina de Presupuesto del Congreso describen ese equilibrio de prestaciones como rasgo clave del concepto operativo.
El Lancer integra el concepto en una célula con fusión ala-fuselaje y cuatro turbofanes con postcombustión. El ala incorpora hipersustentadores de borde de ataque y de borde de fuga, además de paneles superiores que actúan como aerofrenos y como dispositivos de control. En conjunto amplían la envolvente útil a lo largo de todo el rango de flecha señalado por las fichas oficiales y la institución museística de Dayton.
Esa institución detalla que los hipersustentadores y los paneles superiores sirven tanto para aumentar la sustentación en fases lentas como para gestionar la energía y la actitud en vuelo rápido, con la flecha modulada entre 15° y 67,5°. El enfoque permite combinar control a baja velocidad con resistencia contenida a alta velocidad, tal como exigen perfiles subsónicos altos, transónicos y supersónicos en diferentes altitudes.
Datos operativos y parámetros relevantes del sistema
- Rango de flecha continuo: 15° a 67,5° según fichas y evaluaciones de vuelo.
- Envergadura: 41,8 metros con alas adelantadas y 24,1 metros con alas retrasadas.
- Peso máximo al despegue: 216.634 kilogramos según datos militares y de fabricante.
- Motorización: cuatro turbofanes F101 con empuje superior a 30.000 libras cada uno con postcombustión.
- SMCS activo desde el despegue hasta el final de la misión según estudios de la NASA.
Mecanismo estructural central y sistema de control de modo estructural
El mecanismo que permite barrer el ala se asienta en un conjunto estructural central que atraviesa el fuselaje y aloja los pivotes de las semialas, rasgo característico por la concentración de cargas. La literatura técnica define ese conjunto como una caja central portante que transmite esfuerzos de flexión y torsión a la estructura del fuselaje y alberga trenes mecánicos y actuadores sincronizados.
Cada fabricante adopta soluciones propias, aunque el esquema de caja central portante con mecanismos de accionamiento y bloqueo permanece como común a aeronaves de geometría variable. Ese esquema sirvió de referencia para diseños posteriores estudiados por la NASA sin alterar la lógica de transmitir cargas y asegurar posiciones de flecha mediante sistemas redundantes que protegen la integridad estructural de las semialas y del fuselaje.
La arquitectura de control combina leyes de vuelo que estabilizan el avión en todo el rango de flecha con un sistema dedicado al amortiguamiento de modos estructurales. El B-1 incorpora un Sistema de Control de Modo Estructural que mueve pequeñas aletas delanteras y otras superficies para atenuar vibraciones del fuselaje en vuelo a baja cota y en regímenes de alta velocidad, según ensayos y estudios de la NASA.
Esos ensayos documentaron la entrada en servicio del sistema desde el despegue y su continuidad durante toda la misión, con eficacia notable para amortiguar modos de flexión a velocidades supersónicas. Así, el control de vibración complementa la variación de flecha: si el piloto retrasa el ala para reducir resistencia en un perfil rápido y denso, el sistema ayuda a mantener un estado estructuralmente estable en turbulencia y en seguimiento del terreno.
Operación, configuraciones típicas, efectos geométricos e integración de superficies
El piloto puede seleccionar cualquier ángulo dentro del rango operativo. La operación en unidades estandariza posiciones típicas para simplificar la gestión del vuelo y del consumo. Evaluaciones de vuelo citan el rango continuo de 15° a 67,5° y explican que la tripulación posiciona la flecha óptima según peso, altitud, velocidad y fase de misión, con protecciones de control activas durante todas las configuraciones descritas en prácticas de unidad.
En configuraciones de despegue y aterrizaje las alas se sitúan próximas a 15° con hipersustentadores extendidos; en tránsito económico a gran altitud se emplean ángulos intermedios; y en cruceros altos sub/supersónicos y en penetración a baja cota las alas se retrasan hacia 67,5°. Esa estandarización facilita gestión de consumo y de márgenes de control con apoyo del sistema de control de modo estructural durante la misión completa.
La variación de flecha modifica la envergadura efectiva y con ello parámetros como carga alar y eficiencia inducida. Con alas en máxima extensión la envergadura alcanza 41,8 metros; con alas totalmente retrasadas la envergadura desciende a 24,1 metros. Esa transformación geométrica, confirmada por el fabricante responsable del sostenimiento de la flota, explica operación desde pistas comparativamente más cortas y resistencia contenida en cruceros rápidos definidos por los perfiles de misión.
El sistema de alas móviles trabaja de forma coordinada con hipersustentadores, estabilizadores horizontales y paneles de control de capa límite para mantener márgenes seguros de pérdida, maniobrabilidad y control a lo largo del recorrido de flecha. La combinación de hipersustentadores automodulados y flecha reducida en aproximación reduce velocidad de pérdida y acorta carrera de aterrizaje; a mayor flecha los hipersustentadores retrasan separación del flujo y los paneles superiores actúan como aerofreno.
Costes estructurales, entradas de aire y síntesis operativa con cifras
Los compromisos estructurales y de masa forman parte inherente del concepto. La caja central portante y los mecanismos de giro, transmisión y bloqueo añaden masa y volumen y requieren inspecciones y mantenimiento periódicos específicos, como describen análisis técnicos y estudios de organismos públicos. Esos costes resultan asumibles cuando la misión exige un abanico amplio de velocidades y altitudes, caso del B-1 en perfiles de baja cota y crucero a gran altitud.
La gestión de las entradas de aire interactúa con la geometría del ala porque el flujo alrededor del fuselaje y de las raíces influye en condiciones de admisión a velocidades altas. Aunque las tomas pertenecen a otro subsistema, estudios de ingeniería analizaron rediseños conceptuales de rampas de admisión variables para mejorar rendimiento supersónico del modelo. El conjunto ilustra la necesidad de coordinar alas, tomas y control de estabilidad para sostener márgenes operativos en Mach alto.
La información institucional resume el funcionamiento práctico de la flecha variable en términos operativos. La Fuerza Aérea indica que con alas retrasadas el avión adopta su configuración de combate para vuelo subsónico alto y supersónico y que la combinación de velocidad y manejo permite integrarlo en paquetes conjuntos. Con alas adelantadas y con hipersustentadores extendidos optimiza despegues, aterrizajes y trayectos económicos a mayor altitud, con el sistema de control de modos estructurales activo.
Las cifras de geometría y masa de fabricante y fuentes militares permiten cuantificar el efecto de la flecha. La envergadura varía de 41,8 a 24,1 metros al pasar de alas adelantadas a retrasadas; el peso máximo al despegue asciende a 216.634 kilogramos; y la potencia instalada proviene de cuatro turbofanes F101 con empuje superior a 30.000 libras cada uno con postcombustión. Esas variables condicionan la selección de flecha según pista, temperatura, altitud de aeródromo y perfil de misión.