El ala volante (BWB)de despegue vertical de Aurora supera los ensayos dentro de efecto suelo

Llevamos siguiendo el proyecto Sprint de DARPA y Aurora para diseñar un avion de transporte VTOL desde noviembre del 2023.

El concepto es simple, reune en una sola aeronave soluciones de diseño de los blended wing body (o ala integrada con el fuselaje) con la de los fan in wing (ventiladores en las alas) para lograr una aeronave de aspecto futurista, bajo consumo en crucero y capacidad de operar en pistas no preparadas o dañadas, como muestra la imagen superior que acompaña a la nota de prensa de Aurora.

Según la compañía, el desarrollo llevará a una aeronave con las mismas capacidades que las de transporte actuales, con la ventaja añadida de poder operar desde pistas no preparadas o dañadas y de espacios confinados, al poder despegar en vertical. Sin embargo, a juzgar por las fotos de los ensayos de túnel de viento y de las envergaduta y tamaño de carga declarados en su nota de prensa, parece que el diseño deja poco espacio para carga útil, problema por otra parte conocido de este tipo de aeronaves. No es el único proyecto de ala integrada con el fuselaje (BWB) que se está desarrollando como aeronave de carga en USA, aunque sí el único VTOL. Jet Zero está trabajando en un diseño financiado por la USAF, así como Lockheed Martin y Boeing.

En la última nota de prensa que han publicado nos explican que:

El equipo está diseñando actualmente un demostrador no tripulado con una envergadura de 45 pies (13.7m) y una capacidad de carga de 1,000 libras (454 kg )para el programa SPRINT. El sistema de propulsión incluye motores turbofan y turboeje comerciales que impulsarían el vehículo a un máximo de 450 nudos de velocidad aérea verdadera (KTAS) o 832km/h.

Según la compañía, esta tecnología podría escalarse a aviones de carga de tamaños medio y pesado, creando una futura familia de sistemas. Por ejemplo, Aurora imagina un avión tripulado con una envergadura de 130 pies (40m), cuatro ventiladores de sustentación y una bahía de carga de 40 pies (12m). Según Aurora, el avión podría igualar o superar las cargas, alcances y velocidades típicas de los aviones de transporte militar de ala fija, al tiempo que ofrece la ventaja táctica de un verdadero despegue y aterrizaje vertical.

El programa SPRINT ofrece la oportunidad de proporcionar una capacidad revolucionaria al combatiente. El transporte de alta velocidad, furtivo y que no necesite pistas podría ayudar a mantener a los combatientes seguros y efectivos en entornos disputados, de modo que ningún dominio esté fuera del alcance de nuestras fuerzas armadas de EE. UU. Mike Caimona, presidente y CEO de Aurora Flight Sciences

A principios de este año, el equipo completó el primero de tres ensayos importantes programados para la fase actual del programa SPRINT para demostrar la viabilidad de la tecnología FIW. La prueba de efecto suelo, realizada con un modelo de envergadura recortada de 4.6 pies (1.4m)con tres ventiladores de sustentación, mostró que los efectos desestabilizantes de interacción aire del ventilador-suelo-parte inferior del fuselaje eran insignificantes y que el tren de aterrizaje está configurado a la altura adecuada para minimizar la formación de momentos de cabeceo adversos durante las operaciones en tierra.

Las pruebas en túnel de viento planificadas para finales de 2024 y principios de 2025 incluyen una prueba de estabilidad y control utilizando un modelo de avión de envergadura completa de 9 pies (3m)y una prueba de ventilador de sustentación de semi-envergadura de 5¼ pies (1.6m) para modelar efectos aerodinámicos.

La fase actual del programa continúa hasta mayo de 2025 con la revisión preliminar del diseño programada para abril de 2025. Las pruebas de vuelo para el programa están planificadas para 2027.

Nota de prensa

La FAA otorga el certificado de aeronavegabilidad al demostrador a escala del BWB de Jet Zero

JetZero ha recibido el certificado de aeronavegabilidad de la FAA para el prototipo a escala 1:8, de 7 metros de envergadura, de su BWB (Blended Wing Body).

La compañía aeroespacial, con sede en California, acaba de anunciar que su demostrador Pathfinder puede comenzar los ensayos en vuelo en la Base de Edwards.

Las pruebas de vuelo de Pathfinder estaban originalmente programadas para comenzar a fines de 2023. Se espera que la fase inicial de prueba de vuelo dure alrededor de tres meses, y se utilice el pequeño demostrador para evaluar las características de vuelo de este tipo de diseño de aeronave. Las pruebas allanarán el camino para que sigan otros modelos más grandes.

JetZero está desarrollando actualmente un prototipo para la USAF con un contrato de 235 millones de dólares. El gran demostrador, que se construirá y probará en colaboración con Northrop Grumman, tendrá la capacidad de un Boeing 767 y la envergadura de un Airbus A330. Se espera que comience vuelos de prueba en el primer trimestre de 2027, demostrando las capacidades de la tecnología que podría conducir a una nueva clase de transportes militares.

Los Blended Wing Body o BWB aparecen cada cierto tiempo en este blog desde que lo abrimos. Siempre se habla de sus posibilidades como configuración del avión del futuro, frente a la configuración tubo-y-ala, por su baja resistencia aerodinámica, y por tanto bajo consumo, así como su alto volumen disponible de carga.

Según JetZero

y según muchos otros investigadores, la configuración de ala-y-tubo no ha evolucionado apenas desde los años 30, y va siendo hora de de un cambio.

Además de los citadas ventajas de reducción de consumo y por tanto incremento de la autonomía, cita que por su tamaño puede seguir utilizando las infraestructuras ya existentes.

También, la posición de los motores permite apantallar el ruido, haciendo que éste sea menor en tierra, reduciendo así su firma sónica.

Aunque una de las desventajas que se suelen atribuir a este tipo de aeronaves es el tiempo de evacuacion, y lo difícil que es escalar hacia arriba esta configuración sin incrementar más allá de lo permisible el ya citado tiempo de evacuación, Jet Zero indica que esta configuración permite un embarque y desembarque más rápidos.

Otros de los inconvenientes que se suelen citar para esta configuración es la no idoneidad para ser presurizada (para ésto es mejor un fuselaje cilíndrico), lo lejos que quedan las ventanas de los pasajeros en las zonas centrales, y las aceleraciones que sufren los pasajeros situados en las zonas más externas del fuselaje. Sin embargo JetZero defiende que esta configuración mejorará la experiencia del pasajero. Aunque, ya sean inconvenientes o ventajas, no son tan críticas para las variantes militares propuestas.

Comentarios

Este tipo de diseño han despertado siempre las mismas dudas: su escalabilidad, su presurización, falta de visión del exterior y las aceleraciones sufridas por los pasajeros que viajan cerca de las puntas de las alas.

En los aviones tipo tubo es relativamente sencillo hacer su evacuación rápida, al estar todos a la misma distancia de la pared, y por tanto de la salida.

Al crecer mucho este tipo de aeronave los pasajeros situados más al centro quedan lejos de cualquier puerta, lo que dificulta su evacuación en caso de emergencia. Eso mismo hace que los que están más al centro queden lejos de cualquier ventana.

El tema de las aceleraciones tiene que ver con los desplazamientos que se producen en el alabeo. En un tubo todos los pasajeros están cerca del eje central del avión, sobre el que rota en el alabeo. En un ala volante o en un BWB los más lejanos a esa línea experimentarían mayores desplazamientos y aceleraciones.

Sin embargo, al ser un avión de negocios su tamaño es relativamente contenido, el número de pasajeros mucho menor, y la disposición del espacio se puede arreglar de tal modo que los pasajeros queden en la zona más cómoda del avión y las zonas «accesorias» (oficina, bar, sala de reuniones) queden en las zonas más incómodas. De este modo se facilita la evacuación, y que los pasajeros vayan confortables durante las fases de más turbulencia.

En cuanto a la presurización, es sabido que es más sencillo presurizar una forma esférica o cilíndrica, apareciendo menos esfuerzos, por eso los tanques a presión tienen estas formas. Pero al ser un avión relativamente pequeño se puede obtener una zona elíptica central fácilmente presurizable.

Por todo esto pensamos que será mucho más fácil ver volar un avión de negocios con esta tipología que un avión de aerolínea

Bombardier presenta un concepto BWB: el EcoJet

EcoJet, el Blended Wing Body de EcoJet

El avión

Bombardier ha presentado hoy en EBACE su concepto de reactor de negocios EcoJet, un futuro demostrador.

El proyecto comenzó hace cuatro años, durante los cuales se ha trabajado en él en secreto.

No es el primer constructor que se apunta a este concepto, aunque sí es el primero que lo propone como reactor de negocios en lugar de como avión de pasajeros.

Con el EcoJet, Bombardier pretende probar distintas soluciones que reduzcan el consumo, con la participación de las universidades y actores industriales canadienses.

Ecojet

Esta configuración reduce mucho la resistencia, y por tanto el consumo. Y Bombardier pretende ensayar la propulsión híbrida con él. Rechazan la idea de la aviación eléctirca pura por el consabido problema de densidad energética de las baterías.

EcoJet

La posición de los motores, si bien tradicional en los reactores de negocios, tiene varias ventajas, como poder intercambiar con relativa facilidad el tipo de motor sin gran impacto en la estructura, o poder jugar con el concepto de ingestión de la capa límite para reducir más la resistencia.

En esta imagen el EcoDemonstrator muestra otra configuración de wingtips

Esperan, con el estudio de este demostrador, definir el avión de negocios del futuro.

Presentación del EcoJet

La transición a unos aviones de bajas emisiones de CO₂ esperan lograrla basándose en cuatro puntos.

  • Tecnología: nuevas configuraciones de la aeronave, la introducción del hidrógeno y del combustible sostenible para aviación (SAF), la propulsión híbrida o el reciclaje.
  • Operaciones e infraestructura: no todas las mejoras pueden realizarse en las aeronaves. Se pueden realizar muchas mejoras en la forma de operar las aeronaves así como en las infraestructuras donde operan o con las que se le dan apoyo. Las innovaciones en los aeropuertos, en las rutas, en el mantenimiento y el servicio de las aeronaves se ensayaran en las nuevas instalaciones de Bombardier de Toronto Pearson International Airport, Mississauga.
  • SAF: Bombardier está trabajando en la implementación de este tipo de combustibles.
  • Medidas basadas en el Mercado de emisiones.

Comentarios

Este tipo de diseño han despertado siempre las mismas dudas: su escalabilidad, su presurización, falta de visión del exterior y las aceleraciones sufridas por los pasajeros que viajan cerca de las puntas de las alas.

En los aviones tipo tubo es relativamente sencillo hacer su evacuación rápida, al estar todos a la misma distancia de la pared, y por tanto de la salida.

Al crecer mucho este tipo de aeronave los pasajeros situados más al centro quedan lejos de cualquier puerta, lo que dificulta su evacuación en caso de emergencia. Eso mismo hace que los que están más al centro queden lejos de cualquier ventana.

El tema de las aceleraciones tiene que ver con los desplazamientos que se producen en el alabeo. En un tubo todos los pasajeros están cerca del eje central del avión, sobre el que rota en el alabeo. En un ala volante o en un BWB los más lejanos a esa línea experimentarían mayores desplazamientos y aceleraciones.

Sin embargo, al ser un avión de negocios su tamaño es relativamente contenido, el número de pasajeros mucho menor, y la disposición del espacio se puede arreglar de tal modo que los pasajeros queden en la zona más cómoda del avión y las zonas «accesorias» (oficina, bar, sala de reuniones) queden en las zonas más incómodas. De este modo se facilita la evacuación, y que los pasajeros vayan confortables durante las fases de más turbulencia.

En cuanto a la presurización, es sabido que es más sencillo presurizar una forma esférica o cilíndrica, apareciendo menos esfuerzos, por eso los tanques a presión tienen estas formas. Pero al ser un avión relativamente pequeño se puede obtener una zona elíptica central fácilmente presurizable.

Por todo esto pensamos que será mucho más fácil ver volar un avión de negocios con esta tipología que un avión de aerolínea.

Fuentes

Las imágenes son capturas de pantalla de este vídeo, y de este informe medioambiental [pdf] de Bombardier. La información viene de esta entrevista corporativa a Benoit Breault.

Entrevista corporativa a Benoit Breault.