Amable Liñán Martínez

Excmo. y Magnífico Sr. Rector de la Universidad Politécnica de Valencia
Doctoras y Doctores,
Señoras y Señores.

Antes que nada debo empezar agradeciendo a la Universidad Politécnica de Valencia este nombramiento de Doctor Honoris Causa, porque proviene de una Universidad que a pesar de su juventud se ha ganado un merecido prestigio, gracias al gran esfuerzo desplegado por sus profesores para convertirlo en centro de excelencia. Me siento especialmente honrado, y abrumado, al verme incorporado a una lista de Doctores Honoris Causa de tan excepcional calidad intelectual.

Debo advertirles de que los méritos que me atribuye el Profesor Payri no son tanto méritos propios sino consecuencia de la fortuna que me llevó a centros y grupos de excelencia para mi formación e iniciación en la investigación. En ellos y en mi actividad docente posterior, me encontré con colaboradores excepcionales que han sido más responsables que yo del éxito de mis empeños. Estoy seguro que los elogios del Profesor Payri a mis méritos están exagerados por su benevolencia y por la amistad que nos une desde hace muchos años; ésta en mi caso está teñida de admiración por la capacidad excepcional que ha demostrado al alumbrar y hacer crecer prodigiosamente un Centro de I+D en Motores, único en España. Me uno muy complacido a la celebración de su veinticinco cumpleaños.

Yo pienso que este nombramiento de Doctor Honoris Causa está en parte ligado a la decisión de la Universidad Politécnica de Valencia de iniciar las enseñanzas conducentes a la titulación de Ingeniería Aeronáutica, y al hecho de que, por mi edad, me toca ser el decano de sus profesores. Ante todo, debo felicitar a la Universidad por la decisión que han tomado de ofrecer esta nueva titulación, porque creo que tienen el hábito y la capacidad para hacer todo lo necesario para asegurar la calidad y la excelencia que requiere su enseñanza.

Iniciáis las enseñanzas de la Ingeniería Aeronáutica cuando ésta está jugando un papel esencial en nuestro modo de vida, y todo indica que lo seguirá jugando en el futuro. Al ritmo de los últimos años el tráfico aéreo se está duplicando cada 15 años, (aunque en el primer trimestre de este año creció un 9,4%). Por ello, se estima que en los próximos 20 años las aerolíneas necesitarán 43000 aviones y 96000 motores para sus flotas. Esta demanda, a la que hay que añadir las tareas casi comparables de mantenimiento, coloca a la Ingeniería Aeronáutica y en particular a la europea en una situación boyante, que ha sido resaltada, el 27 de abril, con el primer vuelo del Airbus 380.

El desarrollo de esta aeronave, que podrá transportar hasta 550 pasajeros y alcanzar un peso de 600 toneladas ya ha movilizado unos recursos humanos y materiales colosales: unas 6000 personas y 10000 millones de Euros, con una participación española del 10%, que incluye la de CASA a la aeronave e ITP a los motores. Airbus está ofreciendo con el A380 un avión con un consumo de combustible por pasajero-kilómetro inferior en un 12% al de los otros aviones. Además es un avión más silencioso, con una emisión de ruido significativamente menor que la de sus rivales. Estos éxitos están ligados a avances en la aerodinámica, en los motores y en la estructura. La aportación española en este último campo ha sido importante, especialmente sus contribuciones a la tecnología de los materiales compuestos y de fibra de carbono. El uso de estos materiales facilita la reducción de peso, y con ello la reducción de la resistencia y como consecuencia el consumo y el ruido.

El crecimiento continuo del tráfico aéreo lleva asociados múltiples problemas y, con ello, retos para la Ingeniería Aeronáutica. Así por ejemplo, en cuanto a la Infraestructura del Transporte Aéreo, el crecimiento del tráfico crea problemas de control del tráfico aéreo, difíciles de resolver, pues será necesario reducir significativamente, sin afectar a la seguridad, la separación entre los aviones en los ya saturados pasillos que tienen asignados en el espacio aéreo.

El crecimiento del tráfico está forzando a la remodelización de los aeropuertos existentes y a la instalación de otros nuevos, con los problemas medio ambientales que esto lleva consigo. Los problemas medio ambientales del ruido y de las emisiones no se circunscriben a la vecindad de los aeropuertos; para poner un ejemplo, las emisiones de CO2 correspondientes a la aviación en la Comunidad Económica Europea han aumentado más del 70% desde 1990.

El desarrollo espectacular que ha tenido la Ingeniería Aeronáutica en los últimos cien años para conseguir que el avión se convierta en un medio de transporte rápido, seguro y eficiente, no hubiese sido posible sin aportar los recursos científicos y tecnológicos necesarios. Durante buena parte de su historia el desarrollo de la Aeronáutica fue esencialmente incentivado por sus aplicaciones militares; pero las aplicaciones comerciales ligadas al transporte aéreo, iniciadas con fuerza en el segundo tercio del siglo pasado, se han convertido ahora en el motor principal del desarrollo aeronáutico.

Dedicaré mi discurso a resumir algunos aspectos de la evolución de la Ingeniería Aeronáutica relacionados con la Fluidodinámica; disciplina a la que he dedicado mi actividad docente e investigadora. Pero antes quiero empezar señalando cómo en esta actividad han influido, muy positivamente a mi entender, las circunstancias familiares y profesionales.

En primer lugar, yo he tenido el privilegio de haber podido dedicar durante toda mi vida la mayor parte de mis energías a mis estudios, a la enseñanza y a la investigación. Esto ha sido así, gracias al apoyo incondicional primero de mis padres y hermanos y, ya desde hace cuarenta años, de mi mujer Rosa María y de la nueva familia que creamos juntos. Nací en un medio rural donde el modo de vida, muy pobre, difería poco de los modos de vida de la Edad Media. La solidaridad entre los convecinos ayudaba a paliar las frecuentes dificultades que encontraban; por ello, como decía Buñuel, este modo de vida era doloroso en lo material pero exquisito en lo espiritual. A mis padres debo una actitud optimista ante la vida, que también comparte mi mujer. Ellos me enseñaron, con su ejemplo, a confiar en los demás, solicitándoles y ofreciéndoles la ayuda necesaria para la solución de los problemas.

Yo, que desde niño me he sentido agraciado con el don de la curiosidad y el placer por los estudios, fui el primero que tuvo en mi familia la oportunidad de cursar la enseñanza secundaria. Después tuve el privilegio de seguir los estudios de Ingeniería Aeronáutica en dos centros singulares; primero, en la Escuela Especial de Ingenieros Aeronáuticos en Madrid y, posteriormente, en los Guggenheim Aeronautical Laboratories del CALTECH (Instituto Tecnológico de California).

Estas dos Escuelas de Ingeniería Aeronáutica nacieron el mismo año 1928; ambas, salvando obviamente las diferencias, con vocación de excelencia. La de Madrid bajo la dirección de Emilio Herrera y la de California bajo la dirección de Teodoro von Kármán. En estas escuelas encontré, y también viví, el ambiente intelectual, extraordinariamente propicio y estimulante, que me permitió iniciarme, y que luego me sirvió de guía, en una actividad docente e investigadora que ha sido muy gratificante.

Emilio Herrera y Alfredo Kindelán, ambos Ingenieros Militares, habían iniciado su carrera en la Aeronáutica como pilotos de globos aerostáticos y, junto con Eduardo Barrón y José Ortiz Echagüe, recibieron en 1911 el título de piloto de avión. Los cuatro jugaron un papel determinante en la evolución de nuestra Ingeniería Aeronáutica. Si bien, las contribuciones más singulares a ésta se debe a los Ingenieros de Caminos: Leonardo Torres Quevedo, con el dirigible semi-rígido (Torres-Astra), y Juan de la Cierva, con el Autogiro. Juan de la Cierva introdujo con el Autogiro la articulación de batimiento de sus alas giratorias y otros avances que fueron incorporados posteriormente a los helicópteros.

En 1913 se creó la Escuela Nacional Aeronáutica (no militar) con el objetivo de formar Ingenieros, Pilotos y Especialistas. Aunque se contrataron los primeros profesores, no llegó a funcionar; a pesar de que se nombró a Kindelán como Director quien propuso montar un Laboratorio de Aerodinámica y se inició la adquisición de aparatos y la construcción de edificios en Getafe. Durante la Guerra Mundial se cerró.

Kindelán siguió presionando para la creación de un Laboratorio Aerodinámico y finalmente, en 1919, se inició su instalación en Cuatro Vientos. Se inauguró bajo la dirección de Emilio Herrera en 1921, quien había construido un túnel aerodinámico al que le dedicó la NACA uno de sus Reports; era del tipo de Göttingen, de circuito cerrado, con una sección de ensayos de 3 m. de diámetro y con motor de 700 CV. En este túnel se hicieron los ensayos del helicóptero del Marqués de Pescara y los del Autogiro de la Cierva.

En 1928 se creó, bajo la dirección de Emilio Herrera, la Escuela Superior Aerotécnica. Empieza a funcionar en 1930 con dos cursos de ciencias básicas y otros dos de especialización en Aeromotores y Aeronaves, abiertos a los titulados de otras Escuelas de Ingeniería. Lo novedoso de este proyecto está en la selección del profesorado. Emilio Herrera contrató a los profesores más prestigiosos de la Universidad Española; entre ellos Esteban Terradas, Navarro Borrás, Puig Adam. Julio Palacios y Julio Rey Pastor. También fueron profesores Calvo Rodés, Gómez Lucía y Roa Miranda, ingenieros responsables de la LAPE (Compañía Aérea Española) y Ortiz Echagüe de la Industria Aeronáutica que posteriormente fue Presidente de Construcciones Aeronáuticas y Presidente fundador de la SEAT.

Cuando después de nuestra Guerra se reanudaron los estudios de Ingeniería Aeronáutica en la Academia Militar de Ingenieros Aeronáuticos, su Director, Felipe Lafita, y su Jefe de Estudios, Antonio Pérez Marín, mantuvieron este profesorado al que se incorporó nueva sabia representada, entre otros, por Ricardo San Juan, Sixto Ríos, Ricardo Valle, Román Alonso, Juan del Campo, Gregorio Millán y Carlos Sánchez Tarifa. El prestigio del profesorado sirvió para atraer a estudiantes brillantes y trabajadores que crearon la levadura que determinó la evolución posterior de nuestra Escuela y de la Ingeniería Aeronáutica Española.

Volviendo a la historia general de la Ingeniería Aeronáutica, puede decirse sin faltar a la verdad que la Aviación, y también la Ingeniería Aeronáutica, acaba de cumplir un siglo; pues hace cien años que los hermanos Wilbur y Orville Wright la alumbraron con su ingenio excepcional, mostrando cómo habían de complementarse armoniosamente el sistema estructural del avión con los de sustentación, estabilidad y control y también con el sistema de propulsión, para hacer posible el vuelo con una aeronave más pesada que el aire. A pesar de que los hermanos Wright no gozaron de las ventajas de una educación universitaria, demostraron tener una gran curiosidad por los temas científicos y tecnológicos y, también, una capacidad excepcional para asimilarlos y utilizarlos en sus proyectos.

Su preocupación por el vuelo, como antes por las bicicletas, nació por razones deportivas. Habían seguido con gran interés los esfuerzos del ingeniero mecánico alemán Otto Lilienthal para desarrollar el vuelo con planeadores. Éste había diseñado y construido hasta 16 tipos distintos de veleros; dotados de alas con perfiles en forma de arco de circunferencia, que había ensayado mediante el sistema de brazo giratorio. Él mismo realizaba los vuelos, colgándose del armazón que daba forma a las alas y moviendo su cuerpo para conseguir la estabilidad y el control. En 1896 se mató como consecuencia de la entrada en pérdida de su planeador, después de haber hecho más de 2000 vuelos en los 5 años anteriores, en los que acumuló un total de 5 horas de vuelo.

Los hermanos Wright pensaron que podían contribuir al desarrollo del vuelo con planeadores si encontraban un procedimiento de control de la aeronave basado en las fuerzas aerodinámicas, que fuese más eficaz que el simple desplazamiento del piloto.

Empezaron recogiendo la información disponible entonces sobre los problemas, y posibles soluciones, del vuelo con aeronaves más pesadas que el aire; antes de lanzarse ellos mismos en el año 1900, a la experimentación con planeadores en las dunas de Kitty Hawk (Carolina del Norte).

Había sido Sir George Cayley el primero en comprender, a principios del siglo XIX, que para compensar con una fuerza sustentadora el peso de las aeronaves más pesadas que el aire, éstas debían estar dotadas con alas. De manera que cuando la aeronave está en movimiento relativo respecto al aire, las fuerzas aerodinámicas sobre las alas constituyen la sustentación que equilibra el peso de la aeronave. Sir Cayley sabía que, como nos había enseñado Galileo, el aire ofrece también una resistencia a este movimiento relativo, por lo que, para mantener la velocidad en vuelo horizontal, era esencial dotar al avión de un sistema propulsivo que compensase esta resistencia. También Cayley comprendió que la aeronave debía disponer de dispositivos que asegurasen la estabilidad y el control.

Sin embargo el conocimiento, de tipo empírico o de tipo teórico, de las fuerzas aerodinámicas, que determinan tanto la sustentación y la resistencia como la propulsión, eran tan deficientes en el siglo XIX, que las ideas de Cayley sólo pudieron tener traducción práctica a finales del siglo y limitadas, con pocas excepciones, a los 2000 vuelos de Otto Lilienthal en planeadores no propulsados.

Apoyándose en la escasa información existente, Wilbur y Orville Wright iniciaron en 1900 sus experimentos en Kitty Hawk (limitados a su mes de vacaciones al año), con un planeador biplano, con la adecuada consistencia estructural, que ellos habían diseñado utilizando la información existente, que todavía consideraban fiable, sobre las fuerzas aerodinámicas.

Antes de lanzarse al vuelo libre, empezaron haciendo volar a estos planeadores como cometas, lastrados con diferentes pesos o con uno de los hermanos montado en el planeador (con el objetivo de adquirir experiencia del pilotaje). Los resultados les confirmaron la viabilidad del procedimiento de control mediante alabeamiento de las alas, y les sugirieron modificaciones en el diseño aerodinámico para el planeador con el que experimentaron el verano de 1901. Éstos experimentos les confirmaron que los conocimientos existentes sobre las fuerzas aerodinámicas no eran fiables y no les permitirían conseguir el vuelo propulsado. Por ello, se decidieron a buscar la guía que necesitaban en los resultados de ensayos y medidas bien controladas en un túnel aerodinámico (el segundo de Estados Unidos) que ellos mismo construyeron. En él probaron modelos de una gran cantidad de perfiles y forma en planta de alas, que les proporcionaron una información valiosísima, que utilizaron en sus proyectos posteriores y, en primer lugar, para su planeador de 1902.

Con éste consiguieron una relación 1/10 entre la resistencia y la sustentación que conducía a una tracción, necesaria para compensar la resistencia, tan baja que se animaron a intentar el vuelo propulsado en 1903. Lo consiguieron el 17 de diciembre después de haber tenido ellos mismos que diseñar, como alas giratorias, y luego construir las hélices bipalas contra-rotatorias, al igual que el motor de gasolina, refrigerado por aire, que con un peso de 80 kg les proporcionó hasta 16 CV.

La evolución que han seguido los aviones desde el Flyer I de los Wright hasta el Airbus 380 no habría podido tener lugar sin la aportación de las Ciencias Aeronáuticas y, en particular de la Fluidodinámica moderna, que asombrosamente inició también su andadura hace 100 años con la presentación por Ludwig Prandtl de su Teoría de la Capa Límite en el Tercer Congreso Internacional de Matemáticas; celebrado en Heidelberg en diciembre de 1904.

Gracias a Euler, desde hace 250 años disponemos de las ecuaciones que describen los movimientos de los fluidos, cuando las fuerzas viscosas que se oponen al deslizamiento de unas capas fluidas respecto a otras son despreciables. Dado que la relación entre las fuerzas de presión y las viscosas, caracterizada por el número de Reynolds, es muy grande en una fracción muy alta de los flujos que encontramos en la Ingeniería, parece natural esperar que éstos estén bien descritos por las ecuaciones de Euler, y que no tengamos que acudir a las ecuaciones de Navier-Stokes que sí incluyen los efectos viscosos.

Sin embargo, las ecuaciones de Euler no contienen los términos regularizadores de las soluciones que aportan los efectos de la viscosidad y conducción de calor en las ecuaciones de Navier-Stokes. Por ello, para que las soluciones de estas ecuaciones puedan representar los flujos reales no podemos descartar que las soluciones presenten discontinuidades en las magnitudes fluidas en ciertas superficies, tal como propusieron Riemann y Helmholtz a mediados del siglo XIX. Estas superficies de discontinuidad incluyen las ondas de choque, descritas por Rankine y Hugoniot, y las capas de torbellinos, introducidas por Helmholtz. Cuando las discontinuidades se limitan a las derivadas de las magnitudes fluidas, éstas sólo pueden asentarse en las superficies características de las ecuaciones de Euler.

La presencia de discontinuidades introduce multiplicidad en las soluciones de las ecuaciones de Euler. Sin embargo este problema no se da cuando nos limitamos a la búsqueda de las soluciones de tipo irrotacional de las ecuaciones de Euler; esto es, para los flujos potenciales para los que la velocidad deriva de un potencial. El mismo Euler fue quien descubrió la existencia de estas soluciones exactas de las ecuaciones de Euler, para las que si el fluido es incompresible el potencial de velocidades satisface la ecuación de Laplace, que ya escribió Euler en 1755.

Las ecuaciones de Euler, ampliadas en el caso de los movimientos de gases con la relación de Poisson correspondiente a los flujos adiabáticos (que más tarde se supo que eran isentrópicos), y con la restricción de describir solamente sus soluciones irrotacionales, constituyeron durante el siglo XIX la base para el estudio de la mayoría de los flujos. Sin embargo, los resultados presentaban paradojas que convertían la Hidrodinámica Teórica en una disciplina matemática, muchas veces desligada de la realidad.

La paradoja más importante para la Aviación es la de D'Alembert que afirma que en el movimiento irrotacional, estacionario de un cuerpo respecto al fluido, la resistencia y la sustentación ejercidas por el fluido sobre el cuerpo son nulas. En el caso ideal del movimiento bidimensional, respecto a un perfil cilíndrico de envergadura infinita, la ecuación de Laplace del movimiento irrotacional tiene infinitas soluciones, que se distinguen por la circulación de la velocidad alrededor del perfil. En este caso límite el fluido sigue sin ofrecer una resistencia al movimiento del cuerpo, pero sí da lugar a una fuerza sustentadora proporcional a la circulación, como demostraron Kutta y Joukowski.

Fue Kutta, el matemático alemán del método de Runge-Kutta, quien introdujo en 1902 la hipótesis de que en el movimiento bidimensional alrededor de perfiles delgados, con borde de salida afilado, la circulación debería ser la determinada por la condición de que la velocidad fuese finita en el borde de salida. Esta condición de Kutta permitía calcular la sustentación proporcionada por los perfiles; manteniéndose nula la resistencia, como en la paradoja de D'Alembert.

El valor máximo típico de la relación sustentación/resistencia para los perfiles aerodinámicos usados en los aviones está en torno a 40; si bien para los aviones modernos con la envergadura finita de sus alas, los valores de esta relación está entorno a 20, el doble de la del Flyer I de los hermanos Wright. Así pues para los Ingenieros Aeronáuticos la paradoja de D'Alembert se ha convertido en el límite ideal de D'Alembert.

Fue Prandtl, con su teoría de la capa límite que acaba de cumplir cien años, el que mostró cómo resolver muchas de las paradojas que plagaban a la Mecánica de Fluidos y convirtió a esta disciplina en una ciencia predictiva de los flujos reales. Prandtl nos hizo ver que en aquellos movimientos para los que el número de Reynolds (el parámetro adimensional que mide la relación entre las fuerzas de inercia convectivas y las fuerzas viscosas) es grande frente a la unidad, podemos dividir el campo fluido en dos regiones: una región principal donde el movimiento es no viscoso, y típicamente irrotacional, al que no se le puede impedir deslizar respecto al cuerpo, y una capa delgada que lo cubre donde vemos reducirse a cero la componente de la velocidad tangencial al cuerpo. El espesor de la capa es justo el necesario para que las fuerzas de viscosidad cuenten en ella para evitar el deslizamiento de la capa fluida adyacente al cuerpo.

En su trabajo de 1904, Prandtl escribió la forma simplificada que en la capa límite tienen las ecuaciones de Navier-Stokes, y también mostró muchas de las propiedades cualitativas de las soluciones, incluyendo el papel que en estas propiedades juegan los gradientes de presión. En particular, mostró cómo la capa límite puede desprenderse cuando el fluido en la capa se encuentra con un gradiente de presiones adverso (Más tarde analizaría el papel de estos gradientes en la transición a la turbulencia en la capa límite). Cuando la capa límite se desprende se prolonga en el seno del fluido como las capas de torbellinos que había introducido Helmholtz y que Kelvin mostró que eran inestables ante perturbaciones con longitud de onda mayores que su espesor. Esta inestabilidad de Helmholtz-Kelvin convierte frecuentemente en turbulento el movimiento del fluido en estas capas.

La teoría de Prandtl explicó las ventajas aerodinámicas del uso de perfiles, de espesor moderadamente delgado con borde de salida afilado, pues en ellos la capa límite no se desprende hasta muy cerca del borde de salida, porque con buena aproximación se cumple la condición de Kutta. Sólo cuando el ángulo de ataque crece para acercarse al de entrada en pérdida el punto de desprendimiento se desplaza hacia el borde de ataque y el perfil pierde apreciablemente su capacidad sustentadora.

En el movimiento del aire alrededor de un ala de envergadura finita, con sustentación positiva, nos encontramos con un movimiento del aire entorno a las puntas del ala, desde la región de sobrepresión del intradós hacia el extradós, donde hay depresión respecto al ambiente. Por ello, encontramos una capa de torbellinos que arranca del borde de salida y que se enrolla para formar los torbellinos contra-rotatorios que sirven de núcleo de condensación en las estelas de los reactores.

Fue también Prandtl el que nos enseñó a calcular estas capas de torbellinos que arrancan del borde de salida del ala, y a predecir la resistencia, que llamamos inducida asociada a los mismos. Ésta, como descubrieron con sus experimentos los hermanos Wright, disminuye al aumentar el alargamiento, o relación entre la envergadura y la cuerda del ala.

Ludwig Prandtl, había sido nombrado Profesor de Mecánica Aplicada en Göttingen, en 1904, al mismo tiempo que Carl Runge lo fue de Matemática Aplicada, gracias a las gestiones del matemático Félix Klein. Éste fue durante las dos primeras décadas del siglo XX el impulsor de la actividad científica en Göttingen, que se convirtió en Centro de excelencia, de referencia, para la investigación científica y tecnológica. Klein comprendió que la Universidad alemana debía implicarse decididamente en las ciencias básicas que atendiesen, guiándolo, al desarrollo tecnológico, y para esta tarea atrajo a Prandtl y a Runge.

Prandtl inició inmediatamente sus contribuciones a las ciencias de la Ingeniería con la teoría de la capa límite y enseguida con el montaje de un túnel supersónico para la descripción experimental y teórica del flujo en las toberas convergentes-divergentes (introducidas por Laval para las turbinas de vapor), anticipándose 50 años a las observaciones del flujo en motores cohete. Recabó la colaboración de Teodoro von Kármán para montar un túnel aerodimámico de circuito cerrado que proporcionó, al igual que otro más grande construido en 1916, una información valiosísima para la Aeronáutiica. Este túnel sirvió de modelo para muchos de los túneles posteriores.

Teodoro von Kármán había llegado a Göttingen en 1906 atraído por Prandtl y pronto inició su aportación a la ciencia. En primer lugar con la descripción, junto con Max Born, de los efectos cuánticos en los calores específicos de los sólidos cristalinos e, inmediatamente después, con su estudio de la estabilidad de la calle de torbellinos que encontramos en la estela de cuerpos cilíndricos, no aerodinámicos.

En 1914, von Kármán fue nombrado Profesor en Aachen de la cátedra que había sido dedicada a la Aerodinámica por sugerencia de Junkers, quien antes había ocupado la cátedra de Motores, dejándola para dedicarse de lleno a sus proyectos de aviones. Von Kármán inició desde Aachen una colaboración muy estrecha con Junkers y también con el holandés Focker para la solución de problemas estructurales y aerodinámicos de sus aviones. A la labor de von Kármán en Aachen debemos las leyes de la pared y del defecto de la cantidad de movimiento; a las que responden, con buena aproximación, los valores medios del flujo turbulento en conductos y en capas límites.

En 1928, bajo el impulso de Robert Millikan y con el apoyo de la Fundación Guggenheim, se crearon los Laboratorios Aeronáuticos del Caltech, bajo la dirección de von Kármán, con el objetivo de convertir al Caltech en centro de referencia para la Ingeniería Aeronáutica, como lo era Göttingen en Alemania, e incentivar el asentamiento de la industria en California.

Von Kármán dirigió el montaje de un túnel aerodinámico muy eficiente e inició enseguida una colaboración muy estrecha con la Douglas, tanto para la enseñanza como para la investigación y el desarrollo de aviones, aportando su maestría en la Aerodinámica y en la Mecánica de Sólidos. Sus aportaciones al diseño y desarrollo del DC-3, que inició sus vuelos en 1935, ayudaron a convertirlo en el avión legendario, que lanzó la aviación comercial. (Todavía en el año 2000 había 1000 aviones DC-3 en vuelo).

Von Kármán intervino de modo crucial en la solución de los problemas que facilitaron el vuelo a velocidades transónicas y supersónicas. Aportó la teoría no lineal para la descripción del flujo transónico alrededor de aviones y contribuyó decisivamente al desarrollo de los motores de reacción y de los motores cohete. (Fue el creador del Jet Propulsion Laboratory).

Esta preocupación por la propulsión le llevó a examinar los procesos de combustión. Pronto se decidió a convertir la Combustión en área interdisciplinar, ampliando las leyes de conservación de la Mecánica de Fluidos con las de conservación de las especies reactivas, apoyadas en la Teoría de los Fenómenos de Transporte y las leyes de la Cinética Química. Con la ayuda del Profesor Saul Penner del Caltech y del que fue mi profesor de Mecánica de Fluidos Gregorio Millán, von Kármán estableció el marco conceptual que describe los procesos irreversibles de los sistemas de combustión.

Gregorio Millán tuvo la oportunidad de iniciar esta colaboración con von Kármán después de 1948, cuando éste había venido a España, invitado por el entonces Presidente del Patronato del INTA, Esteban Terradas, para dar un ciclo de conferencias sobre Aerodinámica Transónica y Supersónica y (ya entonces) sobre Energía Eólica.

La colaboración de Gregorio Millán con von Kármán dio origen a la formación de un grupo español de Combustión (al que tuve el privilegio de unirme cuando era estudiante), y fue tan fructífera que el Primer Congreso Internacional de Ciencias Aeronáuticas, al que acudieron todas las personalidades más relevantes de estas ciencias, se celebró en Madrid, en 1958.

Von Kármán considerado con toda justicia el padre de las Ciencias Aeronáuticas americanas murió en 1963, cuando acababa de recibir la primera Medalla Nacional de Ciencias, de las manos del Presidente Kennedy, para premiar la importantísima labor realizada por él en el desarrollo de las Ciencias Aerospaciales.

La Mecánica de Fluidos, por sus aplicaciones a la Aerodinámica y a la Propulsión, jugó un papel clave en el desarrollo de la Ingeniería Aeronáutica. En la Aerodinámica, para proporcionar las herramientas adecuadas para el cálculo de las fuerzas aerodinámicas que determinan la dinámica de vuelo del avión y, en particular, para conseguir la reducción de la relación entre la resistencia y sustentación que determina la eficiencia de la aeronave,. En la Propulsión, por el papel que juega en todos sus aspectos y, en particular, cuando han de conseguirse los valores altos deseados del rendimiento de los compresores y turbinas, en el diseño de las tomas y toberas y en el análisis de los procesos de combustión.

El consumo específico de los motores se ha reducido hoy al 40% del valor de un kgr de combustible por hora y por cada kgr de empuje, que era típico a finales de los 50. Esta reducción es consecuencia del incremento del rendimiento. Y este se obtiene multiplicando los rendimientos térmicos y de la propulsión, que ahora tienen valores en torno a 0,6. El rendimiento térmico ha ido creciendo gracias al aumento de la relación de compresión y, también, gracias a los nuevos materiales con el aumento de la temperatura de entrada a la turbina. El rendimiento propulsivo era inicialmente bajo en los motores de reacción que no tenían doble flujo, puesto que en definitiva la energía cinética del chorro se pierde. En los turbofan actuales el empuje está en gran medida asociado al fan, o ventilador, que mueve una gran masa de aire a velocidades más pequeñas. La reducción de la velocidad media de salida en los motores de reacción ha tenido el beneficio añadido de una gran reducción en el ruido aerodinámico. Esto es así porque, como nos enseñó Sir James Lighthill (que fue en su día director del Royal Aeronautical Establishment y que después ocupó la Cátedra Lucasiana de Newton en Cambridge), la energía acústica emitida por los chorros turbulentos crece con la octava potencia de la velocidad. Lighthill fue el científico que, con la salvedad de Sir George I. Taylor, más contribuyó en el siglo XX, en Gran Bretaña, al desarrollo de la Mecánica de Fluidos. Por su relación con el desarrollo de la Ingeniería Aeronáutica quiero señalar aquí que Taylor fue el primero en medir en vuelo, durante la primera Guerra Mundial, la distribución de presiones sobre un ala; actuando él, en solitario, como piloto de vuelo e ingeniero de ensayos.

Para terminar quiero añadir unas observaciones respecto a los problemas de combustión en los aero-reactores. En las cámaras de combustión de las aeroturbinas, las reacciones químicas tienen lugar después de la atomización del combustible inyectado en la cámara cuando, previa vaporización de las gotas, los vapores de combustible se encuentran en una llama de difusión (turbulenta) con el oxígeno del aire. La temperatura alcanzada en estas llamas es muy alta (próxima a la de combustión adiabática, de una mezcla estequiométrica), especialmente cuando se tiene en cuenta que el aire a la salida del compresor ya tiene una temperatura alta.

Por ello, en estas zonas de alta temperatura se generan cantidades indeseables de óxidos de nitrógeno, cuyo ritmo de producción por el mecanismo de Zeldovich crece mucho con la temperatura. Para reducir esta producción indeseable se acude a enfriar rápidamente los gases de combustión con aire secundario; lo que ha de hacerse sin congelar la oxidación del monóxido de carbono que se forma como especie intermedia y también reduciendo a pocos milisegundos el tiempo de residencia en la cámara.

La otra posibilidad es cambiar el modo de combustión en las aeroturbinas, alimentando la cámara de combustión con una mezcla pobre del combustible y aire. Esta mezcla ha de formarse en una cámara previa, de prevaporización y mezcla con el aire, y ha de alimentarse con giro para que por rotura del torbellino se establezca una zona de recirculación que estabilice la llama. Sin embargo, este sistema conduce a inestabilidades que han de eliminarse antes de su puesta en práctica.

A pesar de los enormes avances que se han conseguido en la gran variedad de disciplinas que contribuyen a la Ingeniería Aeronáutica, los retos con los que se enfrenta para seguir proporcionando aviones cada vez más seguros y económicamente y ambientalmente eficientes son enormes. Para atender a estos retos se necesitan muchas personas con la formación adecuada en las disciplinas que intervienen, pero también con la visión generalista para comprender cómo estas disciplinas deben interferir constructivamente para dar lugar a una máquina tan espectacular como el Airbus A380.

Yo quiero terminar felicitando de nuevo a la Universidad Politécnica de Valencia por el proyecto de contribuir desde aquí a la formación de Ingenieros Aeronáuticos y también a la investigación en las Ciencias Aeronáuticas. Reiterando mi agradecimiento por el honor que me han conferido, me ofrezco para ayudarles, en todo lo que me sea posible, a sacar adelante con éxito la nueva titulación.

Muchas gracias