El transporte aéreo urbano está de moda. Se habla de él, se están desarrollando más de 200 aeronaves para este propósito, y da que hablar en Twitter. Es por ello que he invitado a varios twitteros con los que hablo con frecuencia de este y otros temas a exponer sus puntos de vist. Cada día presentaremos un texto distinto, con un punto de vista distinto. Los ingenieros que han contribuido son:
@JoseM_SGP, yo mismo, ingeniero técnico aeronáutico especialidad en aeronaves, piloto de ULM y ex profesor para obtener el certificado para volar drones.
Abriré el melón de las contibuciones con mi texto, e iré añadiendo después los que me vayan llegando, en orden cronológico de llegada.
No esperéis siquiera que estemos de acuedo o que opinemos lo mismo, puesto que son opiniones y análisis individuales y personales. Esperamos que los disfrutéis.
Mirar al cielo para descongestionar el tráfico terrestre y pensar en llenarlo de todo tipo de aerodinos con aeropuertos o equivalentes en medio de la ciudad no es nada nuevo, aunque Hyundai anuncie en su nota de prensa a bombo y platillo el primer vertipuerto urbano, básicamente un helipuerto desde el que podrían operar aero taxis no tripulados como el Lilium, y drones de carga aérea.
Ya en el siglo pasado se pensó en anclar dirigibles en lo alto del Empire State, y para eso se le dotó de su aguja. E incluso se pensó en más atrevidos proyectos llenando los tejados de pistas de despegue, o incluso utilizando los rascacielos como pilares de gigantescas pistas capaces de rotar para encarar el viento, o grandes intercambiadores de transporte aunando barcos, trenes y autogiros –ver Aeropuertos en los tejados (en un futuro muy del pasado) y [ 2 ]-. Y España no podía escapar a ello.
Casto Fernandez Shaw es un arquitecto español que propuso para reemplazar la vieja Casa de la Moneda de la plaza de Colón un moderno intercambiador de transportes de ocho plantas: La Estación de Enlace de trenes, autobuses y autogiros, adelantándose más de 80 años a esta idea de Skyworks Aeronautics.
El proyecto fue presentado en 1935 en el Círculo de Bellas Artes, junto con otros proyectos del arquitecto. El lugar elegido para su construcción era la ubicación de la antigua Fábrica de la Moneda, hoy ocupado por el Parque del Descubrimiento, entre la Plaza de Colón, las calles de la Armada Española, Goya y Serrano.
El proyecto de estación central lo realizó en 1933, edificio de ocho plantas, de líneas rectangulares, rematado en la fachada principal por dos torres de trece plantas. Y en la azotea, la cubierta de vuelo. Más el subsuelo, con túneles que unirían la estación por debajo de Recoletos con Atocha. Además pensaba ya en el enlace con la, por entonces futura, línea de metro Bulevares-Goya.
«[…] un gran edificio que sea, fundamentalmente, estación ferroviaria, de autobuses y de autogiros. Es fundamental tener en cuenta que para la línea ferroviaria en construcción Madrid-Burgos no está aún determinada plena y claramente cuál va a ser el emplazamiento de la estación terminal. Esta podría haberse construido magníficamente en el sitio en que están hoy levantándose los Ministerios, en la prolongación de la Castellana; y los Ministerios podrían haberse situado en la actual plaza de Colón, ampliada. Pero esto ya no es posible, y está también construido el túnel bajo la Castellana, hasta la calle de Alcalá Galiano. Es, por tanto, en esa plaza de Colón donde debe situarse la estación terminal del ferrocarril Madrid-Burgos, que ha de enlazarse luego, por el túnel—construido también—con Atocha. De este modo se utiliza la totalidad de las obras realizadas, o en vías de realización, de los enlaces ferroviarios, y se sustituye la idea de éstos, mal acogida por la opinión, por la más lógica determinación del ferrocarril Madrid-Burgos.»»
Casto Fernández Shaw en Un magnífico proyecto del arquitecto Fernandez Shaw, en El Mundo Gráfico
El edificio tendría varias entradas y multitud de servicios, como un café, un hotel que se llamaría Términus, un cine y viviendas. Por Serrano, el acceso a la estación de buses, que pretendía racionalizar la centena de líneas que había por aquella época, con salidas desde los sitios más dispares. También en esta fachada estarían las oficinas. En la fachada de Goya, las viviendas y pensiones. El hotel en la de la Armada Española.
Además de unir la estación con Atocha preveía otro túnel hasta el pueblo, ahora barrio, de Fuencarral, donde era arquitecto municipal sin sueldo desde hacía seis años en el momento de la entrevista con El Mundo Gráfico, pues consideraba el pueblo como una zona interesante de expansión de Madrid. Este túnel sería parte de la línea Madrid-Burgos.
Yo soy arquitecto municipal de Fuencarral, desde hace seis años. Sin sueldo, naturalmente. Ni entonces ni ahora podía pagarme aquel Ayuntamiento. Pero algún día lo podrá hacer… ¿Se sonríe usted? Un poco de paciencia. Me encariñé con Fuencarral, estudié su topografía, me preocupé por su porvenir. Pensé que aquello, urbanizado, podría ser una nueva ciudad hermana del Madrid actual. ¿Que para ello habían de pasar muchos años? Desde luego. Pero había ya como un presentimiento de ello en las frecuentes construcciones que en aquel término se hacían: el Sanatorio de Valdelatas, los cuarteles de El Goloso, la Casa de Nazaret, residencias… Había que ir, por tanto, a un proyecto de urbanización integral del término. Lo realicé y paralicé esta labor, al comenzar la construcción del Colisevm, del que yo era autor, y al ocurrir el cambio de régimen. Lanzó entonces (Indalecio) Prieto su idea de los enlaces ferroviarios. Pensé qvie aquella era una excelente oportunidad. Un túnel Madrid-Fuencarral facilitará grandemente la realización de mis proyectos. Me interesé por los enlaces. Hice amistad con uno de los ingenieros de esta obra, don Emilio Kowalski, quien me habló del problema y de la dificultad que planteaba construir la estación subterránea de Recoletos. Para vencer esas dificultades, Kowalski había apuntado la idea de aprovechar el solar de la Casa de la Moneda. Mas, al parecer, se le oponían reparos. Y entonces, yo mismo hice el proyecto de un gran edificio para estación…
En total habría sido una inversión de 50.000.000 ptas de la época para construirlo en tres años, y esperaban obtener un beneficio de 3.000.000 ptas anuales, entre los propios transportes, el hotel, las viviendas y la publicidad.
El proyecto está ahí, en la Exposición, y yo estoy dispuesto, naturalmente, a dar cuantas ampliaciones se me soliciten. -Añada usted, al índice de razones expuestas, esta otra de peso: lo que esa construcción contribuiría a atenuar en Madrid el problema del paro obrero… Yo estimaría, de todos, opiniones, críticas serenas, estudios razonados. A la vista de ellas, según fuesen adversas o favorables, yo volvería a mis cortijos de Fuencarral o me dedicaría a los rascacielos del nuevo Madrid..
Fernández-Shaw en la ya citada entrevista
Visto que la línea de Burgos salió finalmente desde la estación de Chamartín, y que la Fábrica de la Moneda no se terminó de derribar hasta los años 70 del siglo XX, para dar paso a los jardines del descubrimiento, adivino que Fernández-Shaw se retiró a su cortijo de Fuencarral, barrio que, casualmente, vio nacer y crecer al autor de esta entrada del blog.
El F-35, el avión que vino para sustituir a los F-16, F/A-18 y A-10 sigue siendo un avión caro, muy caro. Parece que es fruto de una maldición, y los problemas no cesan para él. También podríamos decir que la historia se vuelve a repetir, y como tras el F-4 Phantom fue necesario un concurso para lograr cazas más sencilloos y baratos, hay que repetir el proceso tras el F-35. Y los costes, pese a que tenían que haberse ido reduciendo, tanto los de compra como los de operación, no bajan tanto como sería del agrado de las fuerzas aéreas, sus generales o el secretario de defensa, que ha llegado a decir de él que es una M… (al final de la transcripción de esta aparición del secretario de defensa en funciones Cristopher C.Miller.
De hecho, aunque hace años el objetivo era tener una flota mixta de F-35 y F-22, todos aparatos furtivos, que serían sustituidos en un futuro por cazas de sexta generación, la realidad está siendo más prosaica y parece que a los cazas de la cuarta generación aún les queda mucha vida. Como ha dicho Miller, el F-16 -y el F-15, añadimos nosotros- han incorporado en los últimos tiempos unas tecnologías muy interesantes.
Las principales ventajas del F-22 y del F-35 eran su furtividad, su capacidad de supercrucero y, sobre todo, su capacidad de compartir información relevante entre ellos, cosas de las que carecían los cazas de cuarta generación. Sin embargo tanto la furtividad como la capacidad de compartir información pueden lograrse con desarrollos de electrónica y software, apuesta que hicieron los de SAAB con su Gripen E. Y el futuro pasa por esa interconexión, así como por la combinación de aeronaves tripuladas y no tripuladas, o incluso opcionalmente tripuladas, además de por la cada vez más importante guerra electrónica. Y aviones como el F-16 ya han demostrado que pueden actuar de forma no tripulada y volar como punto fiel de aviones pilotados por humanos.
Si a lo anterior añadimos que los constantes problemas del F-35 están causando que sea difícil alcanzar la masa crítica de 2100 cazas de sexta generación disponibles permanentemente, no nos ha extrañado que la USAF esté hablando, 20 años después de firmar el último contrato, de volver a comprar F-16s, que se siguen produciendo en la factoría de Greenville para satisfacer el mercado internacional. Así pues el número de F-35 a comprar se reduciría de 1763 a 1050 aeronaves, y se renovaría la flota de F-16, con nuevas capacidades y tencologías, abaratando no solo costes de producción y de hora de vuelo, sino de entrenamiento, al tener ya un sistema establecido y fiable para formar a los mecánicos, ingenieros y pilotos en este tipo de aeronave.
Con estos cambios, en lugar de los 2100 F-22 y F-35, la USAF continuaría volando una mezcla de F-35, F-22, F-15XE, F-16 block 70/72, además del venerable A-10, e incorporar durante la próxima década un caza de sexta generación, además del futuro bombardero. Habrá que estar atentos al Next-Generation Air Dominance (NGAD)
Nota: Pese al compromiso de Lockheed Martin de ir reduciendo progresivamente el coste medio de la hora de vuelo del F-35, se estima que ésta costará $25000 en 2025, un 25% menos que en 2018.
En cuanto al entrenamiento, el coste de los escuadrones agresores es alto. Hay que mantener los aviones así como entrenar a los pilotos. De ahí que se mantenga la confianza en el programa Skyborg, con la idea de delegar parte de las labores de los escuadrones agresores en inteligencia artificial, que ya ha combatido contra humanos, aunque sea en simuladores de vuelo. Además, defienden, el hecho de utilizar en el entrenamiento de combate a inteligencia artificial, no solo permite que los futuros pilotos de combate mejoren sus técnicas de caza, sino que la propia IA aprende, lo que permitiría que la IA instalada en aeronaves de combate no tripuladas se enfrentara mejor a situaciones reales y perfeccionar su actuación como puntos fieles, e incluso desarrollar las misiones que se pretendían cubrir con el cancelado programa Light Air Support.
Misiles hipesónicos
Tanto Estados Unidos como China o Rusia están haciendo alarde de esta tecnología como la nueva y casi invencible arma. Misiles que vuelan a velocidades hipersónicas, esto es más de Mach 5, con ojivas que pueden ser convencionales o nucleares, y que se pueden lanzar bien desde tierra bien desde aeronaves siguiendo trayectorias impredectibles. Una vez más, como otras en la historia, se espera que esta arma sea casi imposible de detectar y de derribar precisamente por su gran velocidad.
Mientras que las principales potencias defienden que son armas disruptivas, capaces de alcanzar su objetivo sin ser detenidas, de llevar ojivas nucleares o de alcanzar satélites, estos dos investigadores dicen que no tienen sentido.
David Wright, físico del MIT, llama a este arma en una entrevista un espejismo. «Hay más afirmaciones que números, pero si haces números encuentras que las afirmaciones no tienen sentido».
Los militares dicen que lo que no tiene sentido es el paper publicado pro estos dos investigadores, y que se basan en datos obsoletos. «Debido a la naturaleza clasificada de la tecnología hipersónica, no somos libres de discutir públicamente las capacidades actuales», ha dicho Jared Adams, portavoz de DARPA.
Los investigadores dicen que han suplico los datos que no son públicos con modelos avanzados de simulación. El equipo se centró en las fases distintivas del vuelo hipersónico, la inicial de aceleración, cuando el vehículo atraviesa la atmósfera y el picado final hasta el objetivo.
Con este modelo predicen que estos misiles no burlarían en su fase inicial a los satélites de alerta temprana y que éstos podrían rastrear los giros en la trayectoria del arma durante su fase atmosférica. También dicen en el estudio que la velocidad, uno de los puntos fuertes de estas nuevas armas, no sería tan ventajosa frente a los misiles balísticos lanzados para seguir las conocidas como depressed trajectories, que si bien no son óptimas, sí son las que llevan más rápido al misil hasta el objetivo, al ser más planas, y además les permite esquivar los sistemas anti-misiles balísticos.
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.
Clean Sky es un progrma europeo, público-privado, que persigue mejorar las aeronaves, sus motores y su entorno, para reducir la contaminación y consumo que producen. De éste programa han salido proyectos como el BLADE, que consistía en sustituir el segmento externo del ala de un A-340 por un ala laminar de flujo natural con nuevas tecnologías para reducir el consumo.
Clean Sky acaba de presentar su feria virtual, en la que se presenta el propio programa, como distintos proyectos. Ya que la covid-19 nos tiene en casa y sin grandes eventos ni aglomeraciones, se ha presentado un hangar virtual, que se visitable desde el navegador de internet y también con gafas de realidad virtual para ver en 3D, en el que se pueden visitar distintos stands, como si una feria real se tratara, y contemplar los distintos proyectos. En cada proyecto se puede leer un breve resumen sobre él, abrir un modelo CAD en 3 dimensiones y rotarlo o hacer zoom para poder contemplarlo en detalle, y ver distintos vídeos en los que se presentan los proyectos.
De estos proyectos cabe destacar:
RACER, la evolución natural del Airbus X3. Un helicóptero compuesto.
NGCTR, una aeronave de despegue y aterrizaje vertical de rotores basculantes, desarrollada por Leonardo y heredera del Augusta Bell 609.
Hybrid Electric Distributed Propulsion Turbo Prop 50 es una aeronave que recuerda a un ATR, eso sí, con propulsión híbrida, y con el ala lleno de motores eléctricos. La propulsión distribuida permite hélices de menor tamaño, y por tanto más silenciosas, y un soplado de la capa límite, que permite mayores velocidades de pérdida, y por tanto aeronaves más STOL.
DRAGON, otra aeronave de propulsión distribuida. En este caso recuerda a un venerable DC-9, con los motores generadores de electricidad en cola, y los motores eléctricos en el intradós del ala, con lo que no se consigue el soplado de la capa límite pero seguramente se logre apantallar parte de su ruido para que no llegue a cabina.
Además de todas estas aeronaves podemos encontrar este proyecto de Safran, para estudiar la resistencia de la integración motor-aeronave y para reducirla.
El Ultrafan, posiblemente el motor más convencional, una evolución de los actuales, con más eficiencia.
Una presentación acerca de la propulsión sostenible del futuro
Y un sistema para controlar la capa límite y lograr controlar su flujo
No dudéis en visitar la Feria virtual para tener más detalles acerca de la gestión del Clean Sky o de su dirección, organización…
