Gracias al proyecto AlbatrossONE conocimos el interés de Airbus por las alas inspiradas en las de estas aves marítimas: alas de gran alargamiento, para reducir la resistencia, y con el último segmento de la envergadura abisagrado, para permitir adaptarse con facilidad a las turbulencias (para más información, nuestra entrada del 10/20/2020).
Ala eXtra Performance Wing ensayada en túnel de viento de baja velocidad
El diseño ha seguido su lógica evolución y de la fase de demostrador conceptual ha llegado a la fase de ensayos en tunel de viento, que ha superado con éxito. Se ha probado un ala, realizada por fabricación aditiva, ensamblada sobre un fuselaje de una Cessna Citation VII.
El ala con el segmento final articulado, o más flexible que el resto del ala, fue introducido y ensayado en el AlbatrossONE. En su siguiente iteración, volará en una Cessna Citation VII y contará con sensores de rachas, nuevos aerofrenos y un borde de salida multifuncional que permitirá el control activo del ala.
Visión artística del ala biomimética eXtra Performance Wing en una Cessna Citation VII
El primer A-380 montará un motor de GE y depósitos criogénicos con hidrógeno
Airbus, General Electric y Safran han anunciado hoy que modificarán el A-380 número de serie 001 como banco de ensayos para motores de hidrógeno.
Instalarán en la zona trasera del fuselaje un ala embrionaria en cuya punta irá instalado un motor GE Passport turbofan. Este motor deberá ser modificado para aceptar el hidrógeno como combustible. Será alimentado desde cuatro depósitos criogénicos, situados dentro del fuselaje.
El objetivo de los tres socios es demostrar que esta aviación es viable y poner en servicio un avión cero emisiones en 2035.
Vista desde la parte trasera izquierda del A380 en la que se ve el motor y los depósitos criogénicos
El hidrógeno aparece de tarde en tarde en este blog, y en el mundo de la aviación, como promesa de futuro para solventar las emisiones del sector. De hecho, el primer avión a hidrógeno voló hace ya 66 años. Los análisis nos dicen que es seguro, y que tan solo hace falta que la economía de escala lo haga viable, que haya un ecosistema del hidrógeno suficientemente amplio e implantado como para que la logística asociada al mismo sea económica y viable. Y parece ser que esa logística, esa posibilidad de producir hidrógeno a gran escala, transportarlo, distribuirlo… será posible en un futuro cercano, teniendo en cuenta el creciente interés de todas las industrias, aviación, naval, automoción y ferrocariles, por el hidrógeno.
El objetivo del programa es probar en tierra y en vuelo un motor de combustión directa alimentado por hidrógeno, con vistas a la puesta en servicio de un avión con cero emisiones en 2035. La demostración se basará en un A380 que funciona como banco de pruebas en vuelo y que está equipado con depósitos de hidrógeno líquido preparados en las plantas de Airbus en Francia y Alemania. Airbus también definirá los requisitos del sistema de propulsión de hidrógeno, supervisará las pruebas en vuelo, y proporcionará la plataforma del A380 para probar el motor de combustión de hidrógeno en la fase de crucero.
CFM International (CFM está compuesto por Safran y General Electric) modificará la cámara de combustión, el sistema de combustible y el sistema de control de un motor turbofán GE PassportTM que funcionará con hidrógeno. El motor, ensamblado en EE. UU., se seleccionó para este programa por su tamaño físico, su turbomáquina avanzada y su flujo de combustible. Se montará a lo largo del fuselaje trasero del banco de pruebas para controlar así las emisiones del motor, incluyendo las estelas de condensación, de forma separada a las emisiones de los motores que propulsan la aeronave. CFM llevará a cabo un programa intensivo de pruebas en tierra antes de iniciar las pruebas en vuelo del A380.
Presentación del demostrador ZEROe
Este es el paso más importante que ha dado Airbus para adentrarse en una nueva era de vuelos propulsados por hidrógeno desde que presentamos nuestros conceptos ZEROe en septiembre de 2020. Esta alianza internacional, que combina la experiencia de fabricantes de motores estadounidenses y europeos para avanzar en la tecnología de combustión de hidrógeno, envía un mensaje inequívoco del compromiso adquirido por nuestro sector de hacer realidad los vuelos con cero emisiones.
Sabine Klauke, Chief Technical Officer de Airbus
La combustión de hidrógeno es una de las tecnologías base que estamos desarrollando y consolidando dentro del programa CFM RISE. Uniendo las capacidades y la experiencia de CFM, de nuestras empresas matrices y de Airbus, hemos creado el equipo perfecto para demostrar satisfactoriamente un sistema de propulsión de hidrógeno.
Gaël Méheust, Presidente y CEO de CFM International
CFM y Airbus comparten su compromiso como firmantes del objetivo del Grupo de Acción para el Transporte Aéreo en octubre de 2021 de lograr un sector de la aviación con cero emisiones netas de carbono para 2050. Para cumplirlo, se proponen desarrollar y poner a prueba la tecnología necesaria para que estas aeronaves de cero emisiones sean una realidad dentro del ambicioso calendario que se ha definido.
Airbus ha mantenido una larga relación con CFM y sus empresas matrices, GE Aviation y Safran Aircraft Engines y, juntos, los socios cuentan con un excelente historial de productos de alto rendimiento que satisfacen las necesidades de las aerolíneas clientes.
Para saber más, esta presentación de 1h de duración, en la que Airbus ha hecho público este demostrador.
Infografía de la nota de prensa de Airbus detallando las bondades del Beluga
El viejoBeluga ST, basado en el A300-600 ha sido sustituido en sus labores por el nuevo Beluga XL, basado en el más grande A330-200. ¿Qué hacer con los cinco Beluga ST que están en condiciones de vuelo y con una buena cantidad de horas remanentes? Fundar una aerolínea de carga para transporte de mercancías de gran tamaño. Como dicen en su infografía, su cavernosa bodega de carga es la más grande en el mercado, siendo un 50% más alta y un 10% más ancha que la de los competidores, con una capacidad máxima de 40 toneladas.
La aerolínea de carga operará a parte de Air Transport International (ATI) Air Oversize Transport, que es la que opera actualmente los Beluga para Airbus, (conviene no confundirla con esta otra aerolínea) y sus clientes potenciales son todos aquellos que necesiten transportar una carga voluminosa. Por ejemplo, la primera entrega de la nueva aerolínea ha sido un helicóptero que se ha entregado tal cual, listo para volar, tan solo con las palas del rotor plegadas. También destacan en la nota de prensa que otros potenciales clientes son las aerolíneas, puesto que el avión permite el transporte, por ejemplo, de motores totalmente ensamblados y listos para ser montados bajo el ala.
Mejoras introducidas
Para poder poner en servicio el Beluga ST, para clientes distintos a la propia compañía, se han realizado algunas mejoras.
Las cargas que se transportan en su bodega requieren un útil especial para ser cargadas y transportadas. El sistema de estiba no es estándar. La bodega va equipada con dos guías longitudinales de rodillos sobre las que se mueven los útiles de transporte. Y éstos tienen en común, por necesidad, la misma base, unos perfiles metálicos específicos que se deslizan sobre las guías de rodillos. Esto hacía que las cargas procedentes de clientes que no fueran la propia Airbus no se pudieran transportar, puesto que no disponían de útiles de transporte, o hubieran necesitado diseñarlos ex profeso para este transporte. Por ello Airbus ha creado un palet multipropósito (MPP – Multi purpose pallet), al que poder amarrar cualquier carga.
Pallet multipropósito de Airbus para su Beluga ST
Otro de los problemas a los que debe enfrentarse este avión de carga es la posición de la propia bodega: está situada muy alta sobre el suelo, por encima de lo que sería el fuselaje de la aeronave de pasajeros convencional. Por ello Airbus siempre ha contado en sus instalaciones con útiles especiales para carga y descarga, como el que se puede ver en el vídeo siguiente.
Time lapse mostrando el útil de carga específico del Beluga y la carga de una sección de fuselaje
Para ello Airbus propone dos soluciones. Por un lado, distribuir hasta seis plataformas transportables similares a la anterior por distintos aeropuertos del mundo, los que más probabilidad de usarla tienen, y desde los que es fácil transportarlos a otros aeropuertos cercanos en caso de necesidad.
Plataforma de Airbus (Outboard Platform – OP)
Por otro lado, y para las cargas más pequeñas -de hasta 20 toneladas y que se puedan transportar sólo en la mitad trasera de la bodega-, ha diseñado un útil de carga transportable. Este útil, que se puede ver a partir del minuto 1:17 del siguiente vídeo, sería transportado en la parte frontal de la bodega, y permitiría al avión funcionar de forma autónoma, cargando y descargando la mercancía sin necesidad de apoyo terrestre externo.
https://youtu.be/vES4M8lzTCE
Video de presentación de Airbus ST como avión de carga de ATI
Airbus ha recibido un gran impulso a través de los numerosos pedidos efectuados en el Dubai Air Show. Uno de estos pedidos ha sido el de Air Lease, el cliente de lanzamiento de su versión carguera del A-350, el A-350F, capaz de transportar 109 toneladas.
Durante la conferencia de prensa en la que se anunciaba la venta, Guillame Faury, el CEO de Airbus, comentaba que la entrada en servicio del A-350F, a mediados de esta década, se producirá en un buen momento para explorar el concepto de Operaciones con un solo piloto, aunque aclaró que Airbus no restringe o conecta el desarrollo del uno al otro. El A-350F estaría así en el lugar adecuado en el momento adecuado para poder desarrollar este concepto.
La tendencia, desde el comienzo de los tiempos, ha sido aumentar los automatismos en cabina y reducir la carga de trabajo a sus tripulantes. Así de piloto, copiloto, navegante/radio y mecánico de vuelo se prescindió primero del navegante/radio y más recientemente del mecánico de vuelo. Y parece que la idea es sustituir al copiloto en cabina por tecnología más propia de los drones y pilotos de seguridad, en tierra, que podrían atender a más de una aeronave.
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.
https://player.vimeo.com/video/476222670
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.
https://player.vimeo.com/video/470584554
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.
