eVTOL: los números no salen

No es la primera vez que criticamos los eVTOL, o que recogemos lo que otros medios han publicado sobre su viabilidad o su cerficabilidad. Hoy vamos a intentar resumir los datos económicos que han publicado en distintos artículos Leehan News y Aviation Week.

La movilidad aérea urbana sigue dando de qué hablar. Cada vez hay más aeronaves que se aproximan a la certificación. Y por fin parece que aparecen voces críticas con este “nuevo” medio de transporte en los medios especializados. Algunos, como Leeham News, han sido críticos siempre. Otros han publicado muchas notas de prensa pero sin hacer ninguna crítica a la misma, y ahora parece que empiezan a analizar números. Vamos a intentar resumir todos esos números que han ido haciendo en estos medios. Todo el artículo, y las críticas de estos medios podrían resumirse en una sola pregunta: ¿Si tan alta es la demanda de este tipo de servicios, por qué no se está cubriendo ya con helicópteros ligeros?¿Son realistas son los planes comerciales de sus operadores?

Lilium, que tiene como objetivo redefinir el transporte aéreo urbano y regional, en especial cubriendo rutas que están “desatendidas”. Espera que su Lilium Jet para seis pasajeros pueda ofrecer un precio de 2.25$/asiento-milla mientras opera 10 h. por día. Muchos aviones de fuselaje ancho tienen suerte si logran este nivel de utilización, y Lilium planea hacerlo con vuelos mucho más cortos (el alcance de su avión es de 155 millas).

Las hipótesis de Volocopter para su VoloCity de dos pasajeros son igualmente poco realistas. El eVTOL de 18 rotores, diseñado para vuelos urbanos cortos, tiene un alcance de poco más de 20 millas y costes de asiento-milla similares a los del Lilium Jet. Su utilización anual estimada es de 3000 h por año, comparable a un avión de pasajeros de pasillo único.

Otro eVTOL de los que parece que van a ser certificados en breve y que se puede tomar en serio es el Joby S4, un avión para cuatro pasajeros con una velocidad de 200 mph y un alcance de 150 millas. El precio anticipado por asiento y milla de Joby es de aproximadamente 3$ con una utilización anual de 2500 horas, más que un avión regional típico.

Otra startup, Archer, fue noticia en noviembre cuando United Airlines anunció planes para lanzar su primera ruta eVTOL en Nueva York en 2025, uniendo el Aeropuerto Internacional Newark Liberty y el centro de Manhattan utilizando su nuevo avión Midnight.

¿Por qué estos planes comerciales iniciales incluyen niveles de utilización tan elevados? Porque ese nivel de utilización tan alto es indispensable para que el negocio sea viable, si no es improbable que se amorticen los altos precios de los eVTOL que, a razón de 2-4 M$, son sustancialmente más altos que los helicópteros convencionales. ¡Un Robinson R44 –cuatriplaza- cuesta menos 0.5M$! Si hay tanta demanda acumulada de este servicio, ¿por qué no se cubre el mundo con taxis aéreos R44?

La situación huele a lo que el director gerente de AeroDynamic Advisory, Richard Aboulafi, llama la espiral de vida insostenible: alguien ofrece un producto o servicio con costos unitarios increíblemente bajos. Estos costos bajos se basan en tasas de producción increíblemente altas o suposiciones de utilización increíblemente altas. Estos números increíblemente altos de utilización/producción se basan a su vez en costos unitarios increíblemente bajos. Vamos, maquillar números para demostrar que un negocio inviable sí lo es.

El concepto de trasladar pasajeros de centros urbanos concurridos a aeropuertos no es nuevo. ¡Si ya se pensó en poner una terminal multimodal con autogiros incluidos en el Madrid de los años 30! New York Airways conectó el centro de Manhattan con JohnF. Kennedy, Newark, Teterboro Airport y White Plains Airport desde 1956 hasta 1979 antes de que los accidentes los llevaran a la bancarrota. También en Bruselas podíamos ver en el centro mismo de la ciudad un helipuerto para conexiones rápidas entre ciudades cercanas.

Después de un paréntesis de 40 años, este servicio resurgió recientemente gracias a Blade, que transporta a 12000 pasajeros al año entre el centro de la ciudad y los aeropuertos JFK y Newark con helicópteros convencionales. El valor añadido de este servicio es convincente. Reemplaza un viaje de 2h y 100$ en Uber, taxi o similar por un vuelo de 5 minutos y 195$. El coste operativo directo por vuelo es de aproximadamente$ 500$, (de los cuales 200$ son tasas).

Blade planea hacer la transición de helicópteros convencionales a eVTOL. Su gerencia anticipa que la nueva tecnología inicialmente permitirá una modesta reducción en los costos de vuelo en rutas clave y espera mayores ahorros con el tiempo a medida que se reduzcan los costos de la batería. Ese mismo vuelo Midtown-JFK tendrá costos operativos directos de $430, una reducción del 14%. Esto no es lo suficientemente revolucionario como para respaldar el crecimiento del mercado eVTOL previsto a decenas de miles de millones de dólares para 2030 ni permite los bajos costes que se anuncian para los pasajeros. Tan sólo permite reemplazar los helicópteros que ya prestan un servicio equivalente. Pero, aunque el coste operativo por vuelo sea más bajo, el coste de adquisición de la aeronave es muy superior. El punto de equilibrio es delicado.

NASA prueba rotores del octocóptero que volará en Titán

La NASA ha probado en el túnel de viento de Langley una pareja de rotores del helicóptero multirrotor que mandará a Titán, la luna de Saturno, con la misión Dragonfly.

Los investigadores simularon las condiciones previstas para el vuelo estacionario, el descenso y el ascenso, y evaluaron las cargas aerodinámicas de cada rotor con una variedad de velocidades del viento, ángulos del eje de giro y velocidades de rotación. También realizaron pruebas con un rotor en funcionamiento y el otro inmóvil para evaluar los modos de seguridad ante el fallo.

Los sensores y acelerómetros en el especimen de prueba midieron las cargas y aceleraciones en cada rotor. El análisis preliminar de los datos indica que las predicciones de CFD (computación de fluidos por ordenador) sobre el rendimiento del rotor y los requisitos de potencia son válidas, y predicciones similares para la operación en Titán están dentro de las tolerancias esperadas de la misión.

Las pruebas en esta instalación única en su tipo fueron un primer paso crucial para hacer realidad esta emocionante misión. Los datos que recopilamos en el tunel de viento nos darán una imagen mucho más clara de cómo podemos esperar que funcionen los rotores de Dragonfly en la atmósfera alienígena de Titán.

Richard Heisler, líder de ensayos en túnel de viento para Dragonfly

Se trata del helicóptero de la misión Dragon Fly. El helicóptero será un octorrotor, de 450kg, cuyo fuselaje medirá unos 2m de largo (del morro a la cola) y otros dos de ancho (del punto más externo del diámetro descrito por las palas del rotor al otro).

El lanzamiento de Dragonfly está programado para 2027, y la llegada a Titán para 2034, cuando comenzará lo que se espera sea una misión de 3 años para explorar y arrojar luz sobre la compleja química en el exótico satélite. Fue seleccionado en junio de 2019 como parte del programa New Frontiers de la NASA, que incluye la misión New Horizons a Plutón y el Cinturón de Kuiper, Juno a Júpiter y OSIRIS-REx al asteroide Bennu. Dragonfly está dirigido por la investigadora principal Elizabeth Turtle en APL, que se encuentra en Laurel, Maryland.

Se convertiría así en el segundo helicóptero en volar en una atmósfera distinta de la de la Tierra, habiendo sido el primero el Ingenuity (~2kg de masa al despegue y 1.2m de diámetro de rotor).

Las condiciones que se va a encontrar el Drafonfly en Titán son justo las contrarias que el Ingenuity en Marte. Si en Marte había que volar en una atmósfera mucho menos densa que la terrestre y con mucha menos presión, en Titán el octorrotor deberá volar en una atmósfera que se encuentra a unos -177ºC, 1.6 atmósferas de presión y que tiene una densidad de 5.9kg/m³, y 1.35m/s² de aceleración de la gravedad frente a los 15ºC, 1 atmósfera, 1.225kg/m³ y 9.81m/s² de la Tierra.

Por comparar, la gravedad de Marte es entorno a un tercio de la de la Tierra (3.72m/s² frente a los 9.81m/s²). Sin embargo ¡la densidad de la atmósfera es de un 1% la de nuestro planeta (~0.01kg /m3 frente a los 1.225kg/m3).

Así pues el diseño tiene que afrontar los problemas opuestos a los que os contamos que tenía que superar el Ingenuity: muchísima densidad y poca aceleración de la gravedad.

La sustentación depende proporcionalmente de la densidad del aire y de la velocidad de rotación de los rotores de los rotores. La sustentación ha de vencer al peso para que Dragonfly pueda volar. Al tener mucha más densidad que en Marte, no será necesario que roten tan rápido como las del Ingenuity. Así pues, como en el caso del helicóptero marciano, aunque las leyes de la aerodinámica son conocidas, tendrán que rediseñar todo, posiblemente incluso los perfiles aerodinámicos, para adaptarlos a la atmósfera de Titán.

Otros retos de la ingeniería será la elección de los materiales, puesto que sus propiedades mecánicas se degradan mucho con temperaturas tan bajas, el diseño de la electrónica, así como la navegación: como en el caso de Marte no se cuenta con una red de satélites para dotar de navegación GPS al helicóptero.

Fuentes

NASA [ -1-] y [-2-], las fotos se las he robado a Daniel Marín.

Airbus ensaya su A321XLR en un vuelo de 13h15min. La FAA le pide que modifique sus tanques de combustible extra.

Ayer Airbus realizó un vuelo de ensayos con su A321XLR, como pudo seguirse en FR24. Y, de paso, aprovecharon a dibujar en el cielo las letras XLR, que corresponden a eXtra Long Range, o alcance extra largo. El vuelo consistió en permanecer 13h 15 minutos en el aire, demostrando así su autonomía.

El A321 es la variante más larga de la familia A320. Ya vuela su variante LR, es decir, largo alcance (o Largo Radio, y así mantenemos las siglas). Y su variante XLR, un desarrollo del 321neo, tendrá las piernas aún más largas… si el alcance de un A321neo convencional es de ~6000km, el alcance del A321XLR será de ~8700km.

Conceptualmente, este avión es justo lo contrario que un A380. Si el A380 está pensado para cubrir grandes distancias entre hubs y, a partir de ellos, volar con aviones más pequeños que distribuyan el tráfico, el 321XLR es un avión ya pequeño que permite volar punto a punto de forma directa (ver filosofía punto a punto vs hub-spike). Y, actualmente, es el único reemplazo viable para los añejos 757.

La FAA requiere cambios de diseño en los tanques de combustible extra

La FAA, durante el análisis de riesgos del nuevo A321XLR previo a su certificación, ha identificado dos riesgos potenciales relacionado con su depósito central adicional. Éste se sitúa directamente bajo los pasajeros.

Uno de los riesgos tiene que ver con la comodidad del pasaje situado sobre el depósito, por un indebido aislamiento térmico, el combustible podría actuar como refrigerante, trasladando al pasaje ese frío.

El otro, mucho más grave, el riesgo de incendio.

Resumiendo la noticia aparecida en Flight Global:

Al ser áreas que no estaban previstas originalmente para transporte de combustible, el aislamiento térmico y el apantallamiento frente a las llamas puede ser insuficiente.

“Los accidentes han ilustrado la amenaza que existe debido al derrame de combustible de los tanques de combustible de los aviones dañados que resultan en incendios que penetran en la cabina”, afirma una circular de asesoramiento de la FAA sobre la instalación de aislamiento. El aislamiento térmico y acústico, dice, puede retrasar el inicio de un incendio en la cabina durante un período de tiempo «suficiente» para permitir la evacuación de los pasajeros.

Según la FAA, el diseño actual consta de paneles aislantes entre la parte superior del depósito y el piso de la cabina para contribuir al confort térmico de los pasajeros. Pero el espacio limitado y la necesidad de ventilación y de mantener los paneles de descompresión cercanos libres de obstrucciones significan que la estructura del avión no puede cumplir con los estándares de aislamiento.

“Específicamente, la FAA requerirá que la mitad inferior del fuselaje del avión, que abarca el área longitudinal del tanque, sea resistente a la penetración del fuego”, afirma.

La FAA propone que esta resistencia sea «equivalente» a la que se habría proporcionado si el fuselaje estuviera equipado con un aislamiento térmico y acústico normal, agrega, para abordar la «vulnerabilidad» de quemado. Tal resistencia podría lograrse a través de la construcción del propio tanque de combustible, dándole propiedades inherentes de penetración de llama.

Boeing ha presentado comentarios a la FAA con respecto a la solicitud de Airbus de condiciones especiales para el tanque A321XLR, solicitando que la capacidad de resistencia al fuego del tanque trasero del A321XLR sea equivalente a la los depósitos del ala, argumentando que la propuesta de la FAA, basada en la equivalencia con el aislamiento térmico del fuselaje, «no aborda» los peligros asociados con el combustible. tanques

Pero la FAA ha rechazado esto, afirmando que las condiciones especiales «no están destinadas» a garantizar que el tanque central trasero esté construido para garantizar una resistencia al fuego similar a la del área de la caja del ala, y que las condiciones especiales ya abordan las vulnerabilidades específicas del diseño del tanque de fuselaje del A321XLR.

Airbus lanza y opera un UAV desde un A400M (Portaaviones aéreos 18) y hace pruebas «multidominio»

La idea de lanzar aeronaves no tripuladas por el portón trasero no es nueva, de hecho los lectores de este blog los recordarán en entradas como Nitrofirex y sus aviones apagafuegos o los Gremlins de DARPA lanzados y recuperados desde un C-130, o nuestra anterior entrada sobre Airbus lanzando drones por el portalón trasero.

La diferencia con nuestra entrada de enero de 2021 es que. en esta ocasión, el ensayo se ha realizado con el A400M en vuelo, y que el avión lanzado ha podido ser operado a continuación de forma normal.

La idea es integrar los aviones parásitos lanzados desde aeronaves nodriza en el sistema de combate futuro (FCAS), en el que se incluye el caza de nueva generación y otros sistemas de armas complementarios.

Según la nota de prensa, «Los Remote Carriers serán un componente importante del FCAS. Volarán en estrecha cooperación con aviones tripulados y apoyarán a los pilotos en sus tareas y misiones. Los aviones de transporte militar, como el A400M, desempeñarán un papel importante: como naves nodriza, acercarán los Remote Carriers lo máximo posible a sus zonas de operaciones antes de soltar hasta 50 unidades pequeñas o hasta 12 más pesadas. Éstos se unirán entonces a las aeronaves tripuladas, operando con un alto grado de automatización aunque siempre bajo el control de un piloto».

Es decir, entran en la filosofía de UAVs actuando como puntos fieles y enjambres, en cooperación con los aviones tripulados.

Airbus y el Multi-Dominio

Casi a la vez que la noticia anterior veía la luz, Airbus publicaba la siguiente nota de prensa.

Primicia europea: La demostración de vuelo a gran escala dirigida por Airbus combina cazas, un helicóptero y drones

En la primera demostración de vuelo multidominio a gran escala de Europa, dirigida por Airbus, dos aviones de combate, un helicóptero y cinco sistemas aéreos no tripulados (Remote Carrier – RC) se unieron y realizaron una misión que podría darse en situaciones reales. El Manned-Unmanned Teaming Demonstrator del proyecto FCAS (Future Combat Air System) pasa ahora a la siguiente fase: seguir allanando el camino del FCAS mediante el desarrollo de un demostrador de sistemas aéreos no tripulados en los próximos años.


Con la demostración de vuelo multidominio (Multi-Domain Flight Demo – MDFD) hemos demostrado por primera vez en Europa cómo funcionan las capacidades y funcionalidades del conjunto de aeronaves tripuladas y no tripuladas, con hasta diez activos conectados en un escenario inspirado en la vida real y en condiciones muy similares a las operativas. Este es un ejemplo más de cómo superamos los límites y de ser pioneros en tecnologías para que nuestros clientes puedan cumplir sus misiones: salvar vidas y garantizar un futuro mejor para todos nosotros.

Jean-Brice Dumont, Head of Military Air Systems at Airbus


En la demostración llevada a cabo a finales del verano de 2022, los aviones de combate, el helicóptero y los sistemas aéreos no tripulados se conectaron a través de un enlace de datos de red aérea compacta mallada (CANDL) que les permitió interactuar sin interrupciones por encima de Rovajärvi, Finlandia, y ayudar a librar al mundo de un enemigo ficticio.


Un Learjet 35 de la filial GFD, de Airbus, actuó como caza sustituto y la tripulación a bordo operó los drones, representados por cinco drones Airbus Do-DT25 modificados. Dos de ellos estaban equipados con sensores de Medidas de Apoyo Electrónico (ESM) de la empresa asociada MBDA Alemania para detectar las posiciones de los misiles tierra-aire del enemigo ficticio. Los tres restantes estaban equipados con cámaras electro ópticas (EO) que grababan y confirmaban visualmente la ubicación de las defensas aéreas. Además, un caza simulado que actuaba como avión de mando y control era visible en las pantallas de la carpa de visitantes donde los representantes de las fuerzas armadas alemanas y finlandesas seguían la demostración.


Mientras se iba eliminando la defensa aérea, las tropas de tierra solicitaron apoyo aéreo cercano a través de un Joint Terminal Attack Controller (JTAC) para que les ayudara a deshacerse del enemigo ficticio. Un helicóptero Airbus H145M respondió inmediatamente, ayudando al equipo a cumplir su misión. Paralelamente, el H145M se unió a uno de los EO RC para vigilar los alrededores y proporcionar a las fuerzas especiales datos de reconocimiento. La tripulación del helicóptero dirigía el RC directamente desde la cabina, mientras que el vídeo del Do-DT25 se transfería directamente al H145M. El JTAC, situado cerca de las tropas en tierra, coordinó el ataque a través de una notificación de emergencia digital (requerimiento 9-liner) al helicóptero y asumió parcialmente el mando y control de un EO RC para evaluar finalmente el efecto de la operación.

El MDFD concluyó la segunda fase del proyecto denominado FCAS MUM-T (Future Combat Air System Manned-Unmanned-Teaming) Demonstrator, financiado por la agencia de adquisiciones alemana BAAINBw. Ahora el proyecto entrará en la fase III, que madurará las capacidades existentes y desarrollará otras nuevas, para permitir las operaciones iniciales en la década de 2030 con los aviones de combate existentes y los sistemas aéreos no tripulados desarrollados para entonces. Recientemente se ha firmado un contrato inicial para avanzar en los próximos pasos entre Airbus y BAAINBw.


Los sistemas aéreos no tripulados de diferentes tamaños y capacidades son activos vitales para el FCAS, donde operarán en equipo con el caza de nueva generación tripulado y el Eurofighter, conectados a una red de combate en la nube cibersegura. Al operar bajo el mando de un avión de combate tripulado, los RC proporcionan una mejor protección a los pilotos, al tiempo que mejoran la operativa envolvente y la capacidad de actuar en situaciones de riesgo.

Embraer hace públicos más datos sobre sus nuevos aviones regionales

Hace un tiempo venimos siguiendo la pista a esta nueva generación de futuros Embraer. Comenzó con unas imágenes acerca de un nuevo avión de transporte y un nuevo regional, continuó con un cambio de configuración del regional, que nos recuerda bastante al viejo proyecto de Embraer CBA Vector 123, y algún vídeo para desvelar formas y diseños.

Ahora, gracias a su última nota de prensa sobre ellos, podemos conocer algunos detalles más, como sus especificaciones, que reproducimos más abajo.

Como hemos comentado en alguna ocasión, estas nuevas tecnologías híbridas-eléctricas, de ser viables, tendrán primero una implantación en aeronaves de pequeño tamaño y corto alcance, donde son más viables, para posteriormente ir escalando hacia aeronaves de más tamaño. Por eso no es de sorprender que Embraer se lance al desarrollo de aeronaves del entorno de los 19-30 pasajeros. Tampoco es de sorprender que, además del híbrido-eléctrico, se centre en el hidógeno, sumándose así al reciente anuncio de Airbus de su compromiso con el hidrógeno. Lo que puede sorprender es la pronta fecha de viabilidad anunciada en la nota de prensa: 2030, aunque esta sea para la variante que utiliza SAF. Y 2035 para la de hidrógeno.

De la nota de prensa:

Energia Hybrid (E19-HE y E30-HE): revelado como nueve plazas en 2021, Embraer está explorando una variante de 19 y 30 plazas:

  • propulsión híbrida-eléctrica en paralelo (SAF o queroseno + eléctrico)
  • hasta un 90 % de reducción de emisiones de CO2 al usar SAF, 30% con Jet A1
  • Variantes de 19 y 30 asientos
  • motores montados en la parte trasera
  • preparación tecnológica: principios de 2030

Celda de combustible Energia H2 (E19-H2FC y E30-H2FC): presentado como 19 plazas en 2021, Embraer está explorando una variante de 30 plazas:

  • propulsión eléctrica de hidrógeno
  • cero emisiones de CO2
  • Variantes de 19 y 30 asientos
  • motores eléctricos montados en la parte trasera
  • preparación tecnológica – 2035

Si bien aún se encuentra en la fase de evaluación, las arquitecturas y tecnologías están siendo evaluadas para determinar su viabilidad técnica y comercial. También se ha lanzado el Grupo Asesor de Energia para aprovechar los aportes y la colaboración de las aerolíneas asociadas.

Creo que hemos establecido objetivos audaces pero realistas para que estos conceptos lleguen al mercado. Desde que anunciamos nuestros conceptos de Energia el año pasado, hemos estado ocupados evaluando diferentes arquitecturas y sistemas de propulsión. Estos esfuerzos han dado como resultado las actualizaciones de nuestros conceptos que compartimos con ustedes hoy. Varias aerolíneas forman parte de nuestro Grupo Asesor de Energia, la experiencia y el conocimiento que aportan al estudio serán clave para acelerar a las siguientes fases.

Arjan Meijer, presidente y director ejecutivo de Embraer Commercial Aviation

Dado que las nuevas tecnologías de propulsión se aplicarán por primera vez en aviones más pequeños, Embraer se encuentra en una posición única. Los asientos 19 y 30 son puntos de partida sensibles para estudios enfocados, ya que es probable que presenten una preparación técnica y económica más temprana. Si bien los desafíos del cero neto son significativos, en menos de 25 años nuestros aviones comerciales ya han reducido el consumo de combustible y las emisiones de CO2 en casi un 50 % por asiento/milla, utilizando solo combustibles y propulsión convencionales. -cero es una meta que podemos alcanzar

Luis Carlos Affonso, vicepresidente senior de Ingeniería, Tecnología y Estrategia Corporativa de Embraer