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Airbus desvela un concepto hexamotor. Reflexiones sobre los nuevos polimotores

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.

Fuente: Airbus

Propulsión distribuida

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.
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Avions Mauboussin vuelve con dos aviones «verdes»

Avions Mauboussin era una compañía francesa de los años 30, que producía aviones ligeros y de carreras. La historia comienza en 1928, con el Peyret-Mauboussin PM X, un monoplaza ligero con el que se rompieron unos cuantos records. Durante los años 30 produce varios aviones ligeros, de ala baja, del estilo de los que se llevaban en aquella época. En el 36 se une a Fouga. En la Segunda Guerra Mundial casi desaparece, aunque hace algunos planeadores junto con Fouga. Y en los 50 desarrolla el famoso Fouga Magister. Se retiró en 1967, y ahora su nombre se vuelve a asociar a la aviación con los dos conceptos que podemos ver arriba.

El primero se trata de una STOL (de despegue y aterrizaje cortos) aeronave de pasajeros, de cuatro motores con una disposición poco habitual, en punta de plano, dos empujando y dos tirando. Los depósitos que podemos ver a mitad del plano son depósitos de hidrógeno.

La otra aeronave se trata de una aeronave biplaza, más convencional, con un motor de combustión y uno eléctrico. El motor eléctrico le permitiría despegar de forma más silenciosa (o eso dicen, a nuestro entender casi todo el ruido en despegue procederá de la hélice y de los flaps).

Y en ambos casos parece que apuestan por el uso de materias renovables, como el uso de la madera para realizar los materiales compuestos, o bioresinas. Al fin y al cabo, las fibras de la madera embebidas en la lignina se comportan como la fibra de carbono embebida en la resina. ¿O era al revés?

No hay muchos más datos disponibles, esperemos que avancen en el proyecto y vayan publicando más cosas. Como ya dijimos, en su día todo parecía que funcionaría con biocombustibles, ahora estrenamos la era del hidrógeno. Esperemos que avancen por el buen camino.

Fuente: Avions Mauboussin.

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Ya es legal circular por carretera con el autogiro-coche de PAL-V (¡estamos que nos salimos con los coches que vuelan!)

El PAL-V es otro viejo conocido de Sandglass Patrol. Apareció por primera vez en estas páginas en 2012, y también le hemos ido haciendo un seguimiento a su desarrollo. Y la novedad de hoy no es pequeña: han logrado certificar el vehículo para circular de forma legal por carretera. El certificado como autogiro lo tenían desde 2015, debutó en Farnborough en 2018, y presentó su modelo de producción, bautizado Liberty, el año pasado.

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El AirCar, de Klein Vision, quiere lanzarse a por el mercado (una de coches que vuelan)

Como dijimos no hace mucho, los coches que vuelan siempre están muy presentes en este blog. Pero el Air Car no es un coche que vuela más. Es, posiblemente, el mejor de ellos. Y cuando digo el mejor de ellos no me refiero a que sea el más rápido, o el que menos consuma, sino que es el que más posibilidades creo que pude tener para triunfar, puesto que no es un proyecto encima de la mesa buscando financiación, sino que es un producto definido, acabado, que funciona, y con soluciones técnicas funcionales. Podría decirse que es un diseño totalmente maduro. Y es que es el quinto de una saga.

Vídeo del primer vuelo del Air Car. En octubre del año pasado voló su vehículo/banco de ensayos y en Septiembre de 2020 ha volado su prototipo definitivo.

Stefan Klein es también un asiduo en este blog, aunque no lo parezca. Fue el padre de los Aeromobil, desde el 1.0 al 4.0, y en Sandglass le conocimos cuando volaron el Aeromobil 2.0 y 2.5. Hace unos años dejó la compañía Aeromobil y fundó Klein Vision. Lleva trabajando en conceptos de coches que vuelan, o aviones que pueden ir por carretera, desde 1989. Así pues lleva tras de sí un gran bagage y experiencia en el diseño de este tipo de aeronaves. Y se nota en el diseño del coche, que es un diseño maduro, con soluciones probadas, y no una alocada propuesta de una start-up que dice que piensa, que cree, que tal vez tiene una idea que podría… volar.

El AirCar es un coche largo, muy largo, para los estándares normales de un vehículo. Pero no se trata de un vehículo normal, y debe acomodar las alas plegables. Su diseño es totalmente deportivo. Se concibe como vehículo bien de uso privado, para uso y disfrute de conductores-piloto, aunque bien podría encontrar su nicho como taxi terrestre-aéreo, en función de las regulaciones de aerotaxi de cada país. Pero en principio, hablemos claro, es un artículo de lujo para quien desee tener un vehículo que sea a la vez aeronave y coche, sin ser posiblemente la mejor aeronave que se pudiera comprar por ese precio, ni el mejor coche que se pudiera comprar por ese precio. ¡Pero quién no ha soñado con tener un coche que vuela, que sea bonito, y con unas prestaciones más que aceptables en ambos medios!

Este prototipo pesa 1100kg, lo que nos dice que se certificará como avión ligero y no como ULM, y en su configuración biplaza puede llevar otros 200 de carga útil, motorizado con un 1.6 de BMW, de 140HP. El alcance del AirCar se estima en unos 1000km, con un consumo de 18 litros por hora, eso sí, ¡¡a 200km/h!! Se va al aire en apenas 300m, y las alas se pliegan y despliegan con un simple toque de botón, de forma automática. Además por la forma de retracción se consigue que el vehículo sea un poco más compacto, y tanto el ala como la hélice quedan protegidas entre ambos botalones de cola. El Profesor Klein dice que es tan estable y fácil de volar que cualquier piloto podrá hacerlo, y que el coche podría estar aceptado por EASA y volando con un ADEPT de 300HP en medio año. Y las buenas noticias son que ya tienen compradores.

Stefan Klein se formó en la Universidad Tecnológica Eslovaca, en la Academia de Bellas Artes y Diseño. Ha realizado trabajos de diseño e innovación para Audi, Volkswagen y BMW, y fue profesor invitado en la Universidad de Mackintosh de arte de Glasgow. ¡Y además tiene más de 1200h de vuelo en aeronaves de motor, y más de 3000 en aeronaves sin motor! Así que no es de extrañar que sea el piloto de pruebas de sus propios diseños.

Concepto del vehículo
Vuelo del vehículo/banco de ensayos

Aunque de momento tan solo vuela la versión monomotor y biplaza, Klein tiene en mente versiones más potentes, bimotor, cuatriplaza y anfibio.

Aún nos quedan algunas preguntas sin resolver, como si cuenta o contará con versión eléctrica, la velocidad de pérdida, si tendrá versión doble mando para entrenar a los compradores, si existirá versión autónoma (aunque para nosotros tiene poco sentido, puesto que esto es un vehículo para disfrutar), o si tendrá piloto automático, si la cabina que se ve en el vídeo es la definitiva o no. Si fuera la definitiva, podemos ver un cuadro de mandos sencillo, con relojes analógicos, un volante que hace las funciones de volante y cuernos, para controlar alabeo y cabeceo, y una palanca de gases en la mano derecha. Nos falta saber si en modo coche tiene los tres pedales, si es automático, si los gases se controlan tanto en modo coche como en modo avión con la palanca de gases…. Pero hemos formulado estas preguntas y esperamos que nos las respondan en breve.

No hace falta aclarar, puesto que ya lo hemos aclarado tantas veces como veces hemos escrito de coches que vuelan, que este vehículo debe estar certificado como vehículo terrestre y como avión, y cumplir ambas normativas, y por supuesto hay que tener la licencia de piloto en vigor, además del carnet de conducir. Y por supuesto no se puede despegar desde donde nos plazca, hay que despegar desde un aeródromo. Vamos, que al igual que hay que certificarlo de forma doble, ¡hay que cumplir las normas de forma doble!

Fuentes:

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Primer vuelo del helicóptero compuesto no tripulado de Kawasaki

Kawasaki Heavy Industries ha realizado con éxito en sus instalaciones de Taiki-cho Multipurpose Air Park en Hokkaido el primer vuelo de su helicóptero compuesto no tripulado K-Racer.

Es un demostrador tecnológico de un helicóptero de alta velocidad, y quedaron probadas sus cualidades de vuelo estable y de control autónomo.

Su rotor principal es de 4m, y además tiene unas alas embrionarias en las que monta otro par de hélices para propulsarlo hacia adelante. Además cumplen también la labor de rotor antipar, eliminando la necesidad de llevar un rotor de cola. La motorización viene de una Kawasaki Ninja H2R, ¡mas de 300CV!.

Ha sido desarrollado por la división Aerospace Systems Company, de Kawasaki, que ya tiene experiencia en aeronáutica, tanto en ala fija como en motores, así como en helicópteros, cuya colaboración comenzó con Bolkow (con el BK117/EC145), y aún se mantiene a través de Airbus Helicopters. Y tampoco hay que olvidar su drone de gran tamaño y equipado cn cuatro motores de moto ZX10R.

El concepto de helicóptero compuesto no es nuevo, y aparece en este blog con cierta asiduidad. Y no sólo por el X-2 o el X3, sino que viene de lejos, el más conocido es tal vez el AH-56 Cheyenne, pero también están los intentos de Sikorsky, Piasecky y otros. ¿Y qué se pretende con un helicóptero compuesto? Superar las limitaciones que impone un helicóptero convencional.

En un helicóptero todos los movimientos que puede hacer dependen del rotor, que también proporciona la sustentación, y de su inclinación. Por otro lado las alas rotatorias, como las hélices, dejan de funcionar adecuadamente cuando se alcanza en ellas velocidades supersónicas. En un helicóptero en vuelo de avance la limitación vendrá dada por la pala que se encuentre avanzando, perpendicular a la velocidad de avance, 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 [pdf] las puntas de pala de los helicópteros, la velocidad de vuelo estará siempre limitada por una cota superior.

Y esto es lo que se intenta solucionar con los helicópteros compuestos. En el vuelo de avance la fuerza para avanzar viene del rotor, digamos, auxiliar, el que empuja o tira del helicóptero en modo avión. Si además descargamos al rotor principal de parte de su trabajo dando sustentación con alas embrionarias, mejor que mejor, podremos reducir la velocidad de rotación del rotor y podremos aumentar la velocidad de vuelo de la aeronave. Aunque hay que tener cuidado con 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, 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.

Fuente: Nota de Prensa

Lectura adicional recomendada: Revitalising advanced rotorcraftresearch – and the compoundhelicopter [pdf]

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