El coche volador de Terrafugialleva apareciendo en prensa, y en este blog, periódicamente desde hace una década. Lejos de ser el coche volador del futuro que iba a estar disponible de forma inmediata, como parecía que vendían algunos medios, ha seguido un desarrollo lento. Y aunque en 2012 ya volara el prototipo de lo que sería la aeronave-coche de serie y se anunciara que en un año comenzarían las entregas, y en 2013 anunciaran una variante VTOL, uno de los primeros vehículos aéreos urbanos de despegue vertical que tan de moda se han puesto en los últimos tiempos, a veces la realidad es un poco más tozuda, y no ha sido hasta enero de 2021 que han anunciado en nota de prensa que por fin el vehículo ha conseguido de la FAA un certificado especial como Light Sport Aircraft o LSA.
A estas alturas creo que no hace falta recordar que para conducirlo será necesario el carnet de conducir y para volarlo la licencia pertinente de vuelo. Y que como avión debe cumplir todas las normas que cumple cualquier avión, y por tanto nada de salir del atasco literalmente volando, sino buscando un aeródromo del que despegar.
Durante un año de pandemia extremadamente desafiante, nuestro equipo se mantuvo concentrado, mejoró nuestro sistema de calidad, completó los aspectos críticos del diseño, construyó el vehículo, completó 80 días de pruebas de vuelo, entregó 150 documentos técnicos y pasó con éxito la auditoría de la FAA, un gran logro que genera impulso en la ejecución de nuestra misión de entregar el primer automóvil volador práctico del mundo.
Kevin Colburn, vicepresidente y director general de Terrafugia.
Drone lanzado por el portón trasero de un A400M, imagen conceptual
El tema de los aviones nodriza es recurrente en este blog (ver Portaaviones Aéreos). Y en la presentación de Aviones Bizarros comenté que era una idea de esas que se repite cada cierto tiempo, y que volvería a aparecer hasta que el estado de la técnica la hiciera posible. Y con las aeronaves no tripuladas es posible que ese momento esté muy cerca.
La idea de lanzar aeronaves no tripuladas por el portón trasero no es nueva, de hecho (léase con voz de Troy McClure), los lectores de este blog los recordarán en entradas comoNitrofirex y sus aviones apagafuegos o los Gremlins de DARPA lanzados desde un C-130. Y ahora se suma Airbus.
El programa ha sido desarrollado en tan solo seis meses, desde el concepto al demostrador de vuelo que se muestra en el vídeo que está sobre estas líneas, trabajando en remoto con distintos socios (el desarrollo es de Airbus junto con DLR, Geradts GmbH y SFL GmbH), en distintos países (equipos de Airbus en Alemania y España). El demostrador de vuelo se probará en las instalaciones de Airbus de ensayos de vuelo, donde hay un útil de ensayo que reproduce a tamaño real la sección trasera del A400M, con una compuerta totalmente funcional, siguiendo los procedimientos que han sido desarrollados para realizar estas operaciones de forma segura.
El lanzador está diseñado con perfiles comerciales de ensamblaje rápido, y está pensado para lanzar el vehículo, pero sin embargo no para recuperarlo.
Seguiremos con interés todo lo que se publique sobre este nuevo proyecto de Airbus, aunqe de momento parece que llevan unos años respecto al proyecto de DARPA, que no solo se ha ensayado ya en vuelo con éxito, sino que además de lanzar el avión no tripulado permite también su recuperación.
Hace ya un tiempo que venimos hablando de UAVs, drones kamikazes (o loitering munition – munición merodeadora) y UAVs que colaboran como enjambres entre ellos. Y cada vez más los límites entre ellos se van desdibujando más. Ya no sólo se espera que haya aviones no tripulados capaces de cooperar entre ellos y con aviones tripulados, compartiendo infromación útil y colaborando en sus misiones, sino que lo pueda hacer la propia munición.
Munición de pequeño diámetro agrupada en un racimo de cuatro en el soporte de un F-16
El proyecto Golden Horde del Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea consiste precisamente en bombas planeadoras que pueden compartir datos, intercactuar y ejecutar acciones coordinadas. Utilizan y comparten la información entre todo el grupo o enjambre, mejorando la efectividad del enjambre completo. Cada arma puede tomar mediciones del objetivo y combinarlas con la información recibida, logrando referencias más precisas y ayudando a establecer la prioridad de los objetivos a atacar.
La Horda Dorada no utiliza inteligencia artificial ni machine learning. De hecho la idea es utilizar una serie de reglas predefinidas, establecidas como reglas de enfrentamiento o como plan de vuelo, de tal modo que la munición reaccione en función de las condiciones de contorno y se adapten a las situación real de la misión aunque ésta tenga poco que ver con lo que se planteó en la mesa de brieffing.
Golden Horde
La viabilidad del concepto se comprobó, parcialmente, en diciembre de 2020 lanzando una serie de bombas de pequeño diámetro desde un F-16.
Tras el lanzamiento las bombas establecieron rápidamente comunicación entre ellas y sus sensores detectaron un inhibidor de señal de GPSs. Durante la misión las armas siguieron las reglas de enfrentamiento y las restricciones predefinidas y precargadas desde un planificador de misión, determinando que el inhibidor no era el objetivo prioritario. Entonces las armas colaboraron para detectar otros dos objetivos de mayor importancia.
Sin embargo, debido a un error en la carga del software los comandos de colaboración no fueron enviados al sistema de navegación de las armas, que impactaron en un punto seguro pre establecido, precisamente por si ocurría algún fallo.
Jaunt Air Mobility y Verde Go han firmado un memorando de entendimiento* para investigar sobre el desarrollo de aeronaves híbridas tanto en su concepto (avión/helicóptero) como en su propulsión (diesel-eléctrica**).
Según la nota de prensa conjunta de ambas compañías, la intención sería combinar la tecnología de cada una de ellas para crear una aeronave híbrida, y que podría encajar dentro del naciente sector de la movilidad aérea urbana (que merece en sí un análisis a parte), transporte, evacuaciones médicas… Así pues casarían la tecnología híbrida de VerdeGo de motores que generan electricidad con Jet A-1 (osea, diesel) con la aeronave eléctrica eVTOL desarrollada por Jaunt Air.
Nada más ver el diseño de la aeronave ha venido a nuestra memoria el concepto de rotor compuesto relentizado, SR/C (Slowed Rotor Compound), de CarterCopter, una aeronave que apareció en este blog por primera vez en 2008, así como su diseño de punta de pala. Un concepto que estuvo tan de moda en aquellos años que incluso llegó a plantearse como solución para proporcionar jeeps voladores al ejército.
Y tras bucear en la web de Jaunt no ha sido grande la sorpresa al comprobar en un vídeo que, efectivamente, sus aeronaves beben totalmente de la tecnología de CarterCopter, que ahora es propiedad intelectual de Jaunt, tanto en el concepto de rotor relentizado como en el diseño de las puntas de pala del rotor. De hecho según la web de CarterCopter la propiedad intelectual del SR/C pertenece ahora a Jaunt.
El concepto es sencillo, y aunque ya lo explicamos brevemente, incidiremos de nuevo en ello: La aeronave despega como helicóptero, y al tener cuatro motores para vuelo en avance, contrarresta el par del rotor principal aplicando sobre éstos la potencia de forma diferencial. Una vez en vuelo de crucero la mayor parte de la sustentación se consigue gracias al ala, con lo que el rotor puede reducir el número de revoluciones a las que gira, reduciendo su resistencia aerodinámica. Como siempre lo más crítico es el momento de la transición de un tipo de vuelo a otro, pero al carecer de mecanismos de plegado y ocultación del rotor, como se intentó en otros conceptos, es un proceso sencillo.
Aseguran que este sistema dota de seguridad a la aeronave en caso de fallo de motor al poder planear, y realizar aterrizajes en autorrotación. También se habla de reducción de peso, al ser la distribución de potencia eléctrica en lugar de mecánica, y de flexibilidad y escalabilidad del concepto y de, además, ser mucho más silencioso que un helicóptero convencional, al girar sus palas mucho más lentamente y carecer de rotor de cola. Por otro lado, al no depender tan solo de las baterías, de insuficiente densidad energéticamente actualmente, convierte este concepto de aeronave eléctrica en viable, aunque no tan verde como se concibió originalmente.
Como siempre estaremos atentos a sus desarrollos, y esperamos que esta vez la tecnología SR/C tenga más suerte.
*MoU, Memorandum of Understanding en inglés, o MDE en castellano: un documento entre una o varias partes que expresa una convergencia de deseo entre las partes, indicando la intención de emprender una línea de acción común.
** Si diez años después de presentar el helicóptero híbrido diesel-eléctrico de EADS nos llegan a decir que iban a volver a estar tan de moda seguramente no nos lo hubiéramos creído. Pero ya sabéis, en la aviación como en la moda hay conceptos que vuelven una y otra vez, hasta que la tecnología hace que sean viables, o hasta que se juzgan definitivamente inútiles y acaban en libros de Aviones Bizarros.
Dentro de los numerosos estudios que hay para encontrar una solución para los aviones del futuro, ésta es la última de Airbus,dentro de sus iniciativas ZEROe: un avión con una estructura de fuselaje convencional, ala alta, y seis góndolas autocontenidas: motor eléctrico, movido por una pila de hidrógeno, más el depósito para este gas, el equipo auxiliar, el sistema de refrigeración, y el paquete electrónico que ayuda a controlar y regular todo.
Recurre por tanto a una de las configuraciones que discutimos cuando analizamos el hidrógeno como combustible, con los depósitos cilíndricos alargados bajo el ala, pero aprovechando esta góndola para colocar el motor, dándole una apariencia más convencional que otros que hemos visto en los que motores y depósitos están en góndolas separadas.
La solución de la pila de hidrógeno no se ha escalado a gran tamaño, y con esta propuesta Airbus pretende distribuir la tecnología de pila de combustible que ya existe y escalarlo mediante la vieja táctica de poner más motores. La instalación en góndolas permite escalar el sistema agregando o eliminando góndolas, y además facilita el mantenimiento o incluso el repostaje.
La configuración adoptada por Airbus es la que hemos venido viendo en otros proyectos en las últimas entradas, como en las propuestas de CleanSky, la de Embraer, o el británico HERA, la llamada Propulsión distribuida.
Antes de continuar con este concepto, vamos a explicar otro. La fuerza con la que se mueve un reactor hacia adelante se llama empuje. El empuje se puede expresar como el gasto másico de aire que pasa por el motor multiplicado por la velocidad del aire. El rendimiento del motor está relacionado con el incremetno de velocidad que se le da al aire. Cuanto mayor es el incremento, menor rendimiento, así para aumentar el empuje de forma eficiente lo único que queda es aumentar el gasto másico que atraviesa el motor. Por eso los motores de los aviones tiene cada vez diámetros más grandes, con carenados enormes, o incluso sin carenados (concepto Open rotor o Propfan).
La propulsión distribuida busca precisamente esto. Muchos motores eléctricos moviendo muchas hélices o muchos ventiladores, para lograr el mismo efecto que en los actuales motores con un motor enorme. ¿por qué no mover ahora con un motor de combustión muchos ventiladores o hélices? Porque las transmisiones mecánicas tienen muchas pérdidas. Pero con el motor eléctrico queda solucionado.
Así pues parece que después de haber vivido una reducción paulatina de la cantidad de motores, hasta tal punto que hemos vivido la muerte de los grandes cuatrimotores, parece que el futuro pasa por la vuelta a los aviones con muchos motores.
Sin embargo, si se ha pasado de cuatro motores a tan solo dos por motivos de economía de mantenimiento, ¿por qué multiplicar ahora el número de motores?
En el caso de los motores de hélices instalados para soplar sobre las alas se nos ocurren varios motivos.
Este tipo de instalación permite soplar la capa límite, energizándola, haciendo que permanezca adherida más tiempo, y de este modo asegurando despegues más cortos y mayores ángulos de ataque. Esto favorece que la pista sea más corta, y un ángulo de subida más pronunciado, que minimiza el impacto sonoro sobre las poblaciones.
Otra de las ventajas que se tiene al utilizar hélices de pequeño diámetro es que los fenómenos de compresibilidad de punta de pala asociados con las altas velocidades de giro y altos cruceros tardan más en aparecer.
En el caso de los ventiladores entubados una de las ventajas es, como con las hélices, un funcionamiento más silencioso, y por su instalación es posible que hagan llegar menos ruido a al cabina, teniendo en cuenta que normalmente aparecen instalados te dal manera que la propia ala podría apantallar el ruido en cabina.
A la pregunta de por qué reducir el número de motores por ahorrar en mantenimiento y ahora volver a aumentarlos, se nos ocurren dos posibles respuestas:
En general la fiabilidad de los motores eléctricos es altísima, y el número de averías escaso, así pues es posible que el coste del mantenimiento pase a un plano secundario frente a las ventajas
O bien, la pista nos la da una de las frases que aparece en la nota de prensa de Airbus, es una forma rápida de escalar estas soluciones a aeronaves de mayor tamaño, demostradores tecnológicos de momento, sin la necesidad de desarrollar grandes motores eléctricos y que a su vez pesen poco para reemplazar a los actuales.
Además al ser motores de pequeño tamaño es más sencillo producirlos, así que tal vez el coste de bajo mantenimiento de motor eléctrico más coste ahorrado por producir motores de tamaño pequeño, que necesitan instalaciones más sencillas y menos utillaje y equipo de soporte, sea suficiente como para terminar resultando más económico que grandes motores.
