RACER, la evolución natural del Airbus X3, Un helicóptero compuesto, que como ya sabrán los asiduos lectores del blog, no es más que un helicóptero al que se le incorporan unas alas embrionarias y además unas hélices impulsoras, para lograr superar la velocidad máxima de un helicóptero convencional, limitada por la combinación de velocidades de avance y de rotación del rotor.
Algunos helicópteros convencionales han recurrido a alas embrionarias para descargar el rotor, o no tan embrionarias como el Mil-6, desde hace tiempo. Y también han existido helicópteros compuestos, con hélices tractoras o empujadoras —montadas con o sin alas embrionarias— que han intentado mejorar la velocidad de crucero. Así pues, no es una solución nueva ni novedosa, tan solo el último intento de lograr un helicóptero compuesto exitoso, aunando estos conceptos ya conocidos con nuevas tecnologías, como nuevos materiales, piloto automático o nuevas y más potentes simulaciones aerodinámicas para una mejor integración de alas y hélices.
Por qué necesitamos un helicóptero compuesto
Tanto las alas rotatorias como las hélices, dejan de funcionar adecuadamente cuando se alcanza en ellas velocidades supersónicas en sus puntas. En un helicóptero en vuelo de avance la limitación vendrá dada por la pala que se encuentre avanzando, pues la velocidad lineal en ella será la velocidad de rotación del rotor multiplicada por el radio del mismo más la velocidad de avance. Por tanto, por mucho que se mejoren las puntas de pala de los helicópteros, la velocidad de vuelo estará siempre limitada por una cota superior de algo más de 400km/h. El ala embrionaria descarga al rotor en su trabajo de proporcionar sustentación, permitiéndole girar más lento, y así aumentando la velocidad de avance que puede alcanzar el helicóptero compuesto, impulsado por las hélices «de avión» que monta. El objetivo del RACER es que, en vuelo de crucero, el rotor aporte un 51% de la sustentación, mientras que el ala aportaría un 49%.
Especialmente compleja es la integración del ala y el flujo del rotor, puesto que el ala no solo tendrá la corriente de aire que le incide por el vuelo en avance, como en un avión, sino que quedará sumergida en el flujo de aire descendente del rotor.
¿Cómo de rápidos pueden ser los helicópteros compuestos? El helicóptero convencional más rápido es el Lynx, con 401km/h. Después el X2, con 481 km/h y seguido del X3 de Airbus en 487 km/h durante un breve picado, 472 km/h en vuelo recto y nivelado. Y veremos qué se puede conseguir con el RACER, que es un desarrollo dentro del programa Clean Sky2, y del que sólo sabemos que está optimizado para volar a más de 400km/h. Así que el RACER aún está un poco por detrás de su antecesor.
De Flight Global, que informa de la conferencia Cierva de la Royal Aeronautical Society en Londres el pasado 2 de octubre :
El fabricante está cada vez más seguro de que el Racer es más eficiente en términos de combustible de lo previsto, logrando un ahorro de casi el 30% en comparación con un helicóptero convencional de tamaño similar.
Actualmente estamos preparando la segunda campaña de pruebas de vuelo. Durante esta campaña alcanzaremos más velocidad.
Nuestra siguiente meta es 240 nudos en crucero debido a la baja resistencia que tenemos. Brice Makinadjian, ingeniero jefe del Racer.
El primer vuelo del Racer tuvo lugar el 25 de abril y, para su sexto vuelo el 13 de junio, ya había alcanzado en vuelo recto y nivelado los 227 nudos (420 km/h) de velocidad verdadera respecto al aire (TAS), 7 nudos más que el objetivo original de esa fase de ensayos y que el fabricante no esperaba alcanzar hasta finales de 2024.
Hasta la fecha, el demostrador ha acumulado alrededor de 8 horas de vuelo, pero ha estado inactivo desde su último vuelo a finales de junio.
Makinadjian espera que el Racer vuelva a volar a finales de año, cuando comience la segunda fase de pruebas de vuelo.
Segunda fase de ensayos
Para esta segunda fase se van a introducir algunos cambios en la configuración de la aeronave, que incluyen la instalación, que se lleva a cabo esta semana, de una carenado del rotor principal de baja resistencia y compuertas de tren de aterrizaje, componentes que no estaban disponibles para la primera fase de pruebas pero que mejorarán aún más su rendimiento.
Airbus Helicopters prevé que el carenado del rotor principal reducirá la resistencia en ese punto en un 25%.
Ya hemos mostrado un 45% de reducción de resistencia al compararlo con helicópteros en la misma categoría en términos de masa. Makinadjian.
Según los datos de pruebas de vuelo hasta ahora, Makinadjian dice que el Racer consume un 20% menos que un helicóptero convencional con un peso máximo de despegue similar, y que podría llegar a casi el 30%.
La autonomía, además, probablemente superará el objetivo actual de 400 millas náuticas (740 km), añade.
Debido a su fuselaje estrecho y otras mejoras aerodinámicas, afirma que el Racer de 8-9 toneladas (capaz de transportar unos 10 pasajeros y de un tamaño similar a los H145 o AS365 Dauphin)tiene un coeficiente de resistencia equivalente al del helicóptero convencional más pequeño en la gama del fabricante: el H125 de 2.2 toneladas. De hecho, el Racer tiene un coeficiente de resistencia más bajo que incluso su predecesor el Eurocopter X3.
Motores con «star-stop»
Makinadjian ve posibles aún mayores mejoras en el consumo de combustible. “Si tenemos en cuenta el rendimiento esperado cuando tengamos el modo ecológico, estaremos incluso por debajo de lo que estamos hoy”, añade.
El modo ecológico es apagar uno de los dos dos turboejes Aneto-1X en vuelo de crucero para ahorrar combustible, un desarrollo en conjunto con el proveedor de los motores, Safran Helicopter Engines.
“Teóricamente, con la baja resistencia que tenemos, podremos volar a 180 nudos con solo un motor”. Esto contribuirá a una reducción adicional del 15% en el consumo de combustible.
El reinicio del motor se logrará con una batería de alta potencia que puede “proporcionar una gran cantidad de energía en muy poco tiempo”; un reinicio de emergencia llevará entre 5 y 7 segundos, mientras que un reinicio normal podría tardar de 20 a 30 segundos, añade.
La próxima fase de pruebas de vuelo incluirá demostraciones de misión, tanto civiles como militares, para probar la utilidad real de la arquitectura. Los posibles roles civiles incluyen búsqueda y rescate o un servicio de enlace interurbano, por ejemplo, que conecte París y Londres “puerta a puerta”. En el ámbito militar, Airbus Helicopters podría invitar a pilotos a “demostrar la capacidad de esta aeronave, no solo la velocidad, sino también la maniobrabilidad”, donde es “comparable o incluso un poco mejor” que un helicóptero convencional.
Airbus Helicopters también tiene la intención de validar el rendimiento de bajo ruido del Racer durante la próxima fase de vuelo, incluida la funcionalidad dentro del piloto automático que controlará la trayectoria de las palas del rotor principal para minimizar el ruido durante los despegues o aterrizajes.
Certificación
Si bien se concibió como un demostrador, Makinadjian dice que se han asegurado que sea lo más parecido posible a un helicóptero de serie. Es decir, más que un prototipo es un modelo de pre-serie.
Airbus Helicopters buscaría certificar el diseño bajo las regulaciones EASA CS-29, helicópteros pesados, más algunas enmiendas para contemplar esas características que son más propias de un ala fija que de un helicóptero.
El desarrollo del Racer ha sido parcialmente financiado por el programa Clean Sky 2 de la UE.