Nueve años después… este proyecto de Piasecki vuelve a visitarnos. ARES es una aeronave de despegue y aterrizaje vertical no tripulada que permite transportar cargas externas entre su tren de aterrizaje. Nació allá por 2009 en forma de Transformer TX, o el proyecto de DARPA para crear un humvee volador.
Después de desechar la idea del coche todoterreno volador, el proyecto de Piasecki evolucionó hacia lo que hubiera podido ser el sustituto del K-MAX, el helicóptero de rotores de giro entrelazado de Kaman convertido en drone para entregar carga en zonas disputadas sin arriesgar la vida de los pilotos.
El concepto es similar al que presentara en su día Airbus+Ital Design+Audi. Un módulo terrestre intercambiable, y un módulo aéreo con rotores basculantes y capacidad VTOL. El módulo terrestre bien puede ser un contenedor de carga, uno de pasaje, o un vehículo terrestre, como aún muestran algunos vídeos de Piasecki. Bien podría considerarse dentro de nuestra serie de aeronaves con cabinas desmontable.
Y Piasecki acaba de anunciar un contrato conjunto con AFWERX y AFRL, por valor de 37 millones de dólares, para desarrollar su ARES (Aerial Reconfigurable Embedded System), aeronave de hélices entubadas en góndolas basculantes y un sistema de celdas de hidrógeno que debería propulsar los desarrollos de la compañía, incluido su helicóptero PA-890, del que también hablamos en este blog.
Piasecki está colaborando con Zeroavia, líder en aviación de hidrógeno-eléctrico, para desarrollar e implementar su revolucionaria tecnología de celdas de combustible de hidrógeno de membrana de intercambio de protones de alta temperatura (HTPEM) para el PA-890 y otras aplicaciones VTOL. Se espera que la aeronave eVTOL PA-890 sea el primer helicóptero compuesto de rotor ralentizado propulsado por hidrógeno de emisión cero.
Airbus, asociada con Perlan Project -a los que conocimos hace unos años cuando nos mandaban sus notas de prensa-, y a través de su filial Airbus UpNext, ha realizado en Nevada su primer vuelo de un avión con motor de hidrógeno (casi 15 años después del primer vuelo con hidrógeno de Boeing en Cuatro Vientos).
El fin del avión es investigar el efecto de las estelas de condensación producidas por los motores alimentados por hidrógeno. ¿Por qué? La aviación contribuye de dos formas al calentamiento global. Una es la emisión directa de gases, y la otra es la formación de nubes con sus estelas de condensación, que también contribuyen con el calentamiento global.
Para combatir lo primero, Airbus está apostando fuertemente por el hidrógeno. Pero lo segundo, hay que estudiarlo aún. ¿Cómo afectan las estelas de condensación de los motores de hidrógeno?. La combustión del hidrógeno da como resultado tan solo agua, por lo que es una combustión mucho más limpia y menos contaminante. Pero emite mucha más agua a la atmósfera, en forma de vapor. Y se desconoce el comportamiento de esas estelas de condensación. De ahí estos ensayos que acaba de iniciar Airbus, con un par de veleros modificados con pequeños turborreactores, uno alimentado con keroseno y el otro con hidrógeno. La idea es remolcar a los veleros hasta cierta altitud, donde se producirá el encendido de los motores, y estudiar las estelas de ambos motores, comparándolas.
En cuanto al hidrógeno, ya sabéis que defendemos que, frente a la aviación elétrica, es el verdadero futuro de la aviación. Ya se ha demostrado que es seguro, y además es técnicamente viable.
El planeador Blue Condor, modificado por Airbus UpNext, diseñado para estudiar la estela de condensación (condensation-trail o contrail) que dejarán los motores alimentados hidrógeno, realizó su primer vuelo propulsado por hidrógeno sobre Nevada, Estados Unidos, el 8 de noviembre de 2023. El vuelo, a su vez, ha sido el primero que ha realizado Airbus utilizando exclusivamente hidrógeno como combustible, y ha dado inicio a una campaña de ensayos que culminará en una misión de medición de estelas de condensación a principios de 2024.
El hidrógeno ofrece a la aviación un camino hacia operaciones sin emisiones de carbono, sin embargo, su combustión produce estelas de condensación, al igual que el combustible convencional de los aviones. Sin embargo, las estelas de hidrógeno son diferentes. No contienen hollín ni óxidos de azufre, pero sí contienen óxidos de nitrógeno y una gran cantidad de vapor de agua: hasta 2.5 veces más que las estelas de keroseno. Ambos se consideran emisiones que impactan en el clima, y como tal, la industria de la aviación tiene la responsabilidad de abordarlos.
Por lo tanto, como parte del proyecto ZEROe, Airbus se compromete a estudiar la composición de estos contrails de hidrógeno, poco conocidos, y comprender su formación e impacto.
Utilizando un planeador Arcus-J modificado, el proyecto Blue Condor de Airbus UpNext llevará un pequeño motor a reacción alimentado por hidrógeno a una altitud de hasta 30,000 pies y comparará sus emisiones con las de un motor de keroseno de tamaño similar instalado una segunda aeronave. Ambos planeadores son operados por el Proyecto Perlan. El motor de hidrógeno fue ensamblado por la empresa alemana Aero Design Works.
Blue Condor realiza su primer vuelo completo propulsado por hidrógeno y da inicio a la campaña de seguimiento de contrails
Blue Condor ha entrado ahora en su fase de ensayos en vuelo. El vuelo del 8 de noviembre duró aproximadamente 30 minutos y su objetivo era aumentar la potencia del motor de hidrógeno a 7,000 pies, mientras se estabilizaba la aeronave a diferentes velocidades. Desde entonces, se han realizado otros dos vuelos, realizando pruebas que incluyen un arranque del motor a 10,000 pies.
El equipo de Blue Condor planea llevar a cabo una primera operación de estudio de contrails durante la ventana de clima frío de Nevada a principios del próximo año. Luego, el Arcus-J será remolcado a la altitud de prueba por una aeronave Grob Egrett instrumentada por el laboratorio aeroespacial alemán DLR. Esta aeronave de «persecución» seguirá detrás, utilizando sensores para recopilar y analizar datos de contrails y de la atmósfera. El vuelo promete ser un gran paso para comprender aún más el impacto climático del hidrógeno y, en última instancia, para alcanzar el objetivo de Airbus de poner en servicio el proyecto ZEROe en 2035.
Sergey Brin, co-fundador de Google, fundó LTA(lighter than air) Research con intención de crear dirigibles que pudieran transportar personas o bienes en zonas remotas con malas comunicaciones y/o en caso de desastres naturales.
LTA ha estado diseñando y construyendo este dirigible de última generación en los últimos años. Su estructura está formada por mamparos de titanio y barras de fibra de carbono, y estará propulsado por 12 motores eléctricos.
Y gracias a IEEE sabemos que la FAA le ha concedido en septiembre un certificado de aeronavegabilidad especial, lo que significa que en breve empezará los ensayos en vuelo.
El certificado permite a LTA volar el Pathfinder 1 dentro de los límites de Moffett Field y el espacio aéreo del vecino aeropuerto de Palo Alto, a una altura de hasta 460 metros (1500 pies). Esto le permitirá aventurarse sobre el sur de la Bahía de San Francisco, sin interferir con los aviones que entran o salen de los aeropuertos comerciales de San José y San Francisco International.
El enorme dirigible inicialmente estará sujeto a un mástil de amarre móvil para pruebas en tierra al aire libre, antes de realizar 50 horas de vuelo a lo largo de unos 25 vuelos.
Doce motores eléctricos distribuidos en los laterales y la cola del dirigible impulsarán al dirigible, que alcanzará velocidades de hasta aproximadamente 120 kilómetros por hora. Una resistente capa de material laminado de Tedlar forma el revestimiento de la aeronave, y contiene en su interior 13 bolsas de helio de nylon ripstop. Estas bolsas tienen instalados sistemas lidar, para controlar el nivel de gas de su interior.
Pathfinder 1 cuenta con un sistema motor híbrido, con dos generadores diésel de 150 kilovatios que trabajan junto a 24 baterías para proporcionar energía a los motores eléctricos, según una reciente presentación del CEO de LTA, Alan Weston. Él afirmó que LTA tiene planes de utilizar hidrógeno en futuras versiones del dirigible, tal vez como combustible para futuras celdas de combustible o motores.
Aunque el Pathfinder 1 está diseñado para ser operado por un solo piloto, cuenta con doble-mando y, según la carta de LTA a la FAA, tendrá un segundo piloto a bordo «para las pruebas de vuelo iniciales hasta que se pueda evaluar la carga de trabajo del piloto». La góndola que LTA está utilizando para el dirigible fue diseñada por la famosa compañía Zeppelin en Alemania y puede acomodar hasta 14 personas, aunque durante las pruebas no se permitirán pasajeros.
Con una longitud de 407 pies (124 metros) y un diámetro de 66 pies (20 metros), es considerablemente más largo que el Airlander 10, aunque tiene menos de la mitad de su anchura, lo que le convierte en el mayor dirigible construido en los Estados Unidos desde el Makom. Puede que no califique como la aeronave más grande del mundo, pero sigue siendo absolutamente enorme, aproximándose al doble de la longitud de un Airbus A380. Y aun así, tan solo es una prueba de concepto de lo que vendrá después, el Pathfinder 3: Un dirigible de 984 pies (300 metros). Esto es incluso más grande que los gigantescos dirigibles de la clase Hindenburg de 804 x 135 pies (245 x 41 metros) de la década de 1930, que siguen siendo hasta el día de hoy las aeronaves más grandes jamás construidas.
En última instancia, LTA tiene la intención de utilizar sus aeronaves para misiones humanitarias, transportando carga y personal a áreas inaccesibles por carretera. Brin dirige una organización sin fines de lucro independiente de LTA, llamada Global Support and Development, que ya ha llevado a cabo dichas misiones por mar, en el Caribe, América Latina y el Pacífico Sur.
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Si bien es cierto que la necesidad de infraestructuras necesarias para dar soporte en tierra a este tipo de aeronaves son escasas, sería interesante saber cómo se piensan solventar los problemas típicos de los dirigibles, que son algo difíciles de manejar en tierra y hace falta anclarlos. De hecho, por ese motivo en la última oleada que hubo de regreso al dirigible se apostaba por aeronaves híbridas, donde el 80% de la sustentación venía del helio y el resto de la forma de fuselaje sustentador de la aeronave.
Rolls-Royce y sus socios han utilizado un motor Pearl 700 con hidrógeno al 100% como parte de un trabajo a largo plazo para desarrollar un motor de combustión de hidrógeno para aviones de pasillo estrecho para mediados de la década de 2030.
En colaboración con la Universidad de Loughborough del Reino Unido y la agencia de investigación aeroespacial alemana DLR, el grupo de motores aeroespaciales afirmó que las pruebas en una cámara de combustión anular demostraron que el hidrógeno puede producir un empuje máximo al despegue.
Según Rolls-Royce, este avance se basa en nuevos inyectores de combustible que controlan el proceso de combustión. «Esto implicó superar desafíos de ingeniería significativos, ya que el hidrógeno quema mucho rápidamente que el queroseno. Los nuevas inyectores pudieron controlar la posición de la llama utilizando un sistema que mezcla progresivamente el aire con el hidrógeno «.
Las boquillas individuales se probaron inicialmente a presión más baja que la de funcionamiento normal, en las nuevas instalaciones de prueba de la Universidad de Loughborough en el Centro Nacional de Tecnología de Combustión y Aerotérmica.
Luego se probó en las instalaciones del DLR en Colonia, Alemania, donde se realizó la evaluación final del quemador a presión completa.
«Es un logro increíble en poco tiempo», dijo Grazia Vittadini, directora de tecnología de Rolls-Royce. «Controlar el proceso de combustión es uno de los desafíos tecnológicos clave a los que se enfrenta la industria para convertir al hidrógeno en un verdadero combustible de aviación del futuro. Lo hemos logrado y facilita avanzar».
Rolls-Royce está trabajando con la aerolínea de bajo costo EasyJet para desarrollar un sistema de propulsión de hidrógeno más grande. El año pasado, la empresa hizo funcionar con éxito un motor turbofan AE2100 con hidrógeno verde en las instalaciones de investigación de Boscombe Down, en el sur de Inglaterra.
Airbus también está involucrado en la recién formada Alianza del Hidrógeno del Reino Unido.
El siguiente paso para los socios es incorporar los conocimientos de ambos conjuntos de pruebas para desarrollar una prueba en tierra completa de hidrógeno gaseoso en un motor Pearl.
El motor Pearl 700 impulsa el jet de negocios de largo alcance G700 de Gulfstream. Rolls-Royce también ha desarrollado el motor Pearl 10X para la nueva aeronave Falcon 10X de Dassault y el motor Pearl 15 para los aviones Global 5500 y 6500 de Bombardier.
Rolls Royce también ha probado un motor para aeronaves híbrido-eléctricas.
También Rolls-Royce informó que ha realizado la primera prueba de combustible en una nueva turbina de gas pequeña que está desarrollando para trenes de potencia híbrido-eléctricos.
La compañía dijo que la prueba confirmó la eficacia de la turbina compacta y de alta potencia que se integrará en un sistema ligero y escalable de turbogenerador que proporcionará entre 600 kW y 1,200 kW de potencia.
Rolls-Royce tiene como objetivo nuevas aplicaciones híbrido-eléctricas, incluyendo aeronaves eVTOL y eSTOL, así como aviones regionales con hasta 19 asientos de pasajeros. La nueva turbina de gas pequeña también podría usarse en helicópteros, unidades de energía auxiliares y aviones militares.
El grupo de motores aeroespaciales dijo que podría funcionar con combustible de aviación sostenible como un primer paso para reducir las emisiones de carbono y al mismo tiempo ofrecer un alcance mayor que el actualmente posible con la propulsión completamente eléctrica.
En el futuro, se prevé que la turbina funcione con combustible de hidrógeno. Para las pruebas en tierra, el equipo de Rolls-Royce integró 14 subsistemas en un proceso de diseño, adquisición y construcción que duró poco menos de un año. La configuración de prueba incluye componentes comunes como válvulas y mangueras, así como sistemas de inyección de combustible, aceite y ventilación, soportes de motor y frenos de agua. El trabajo de investigación y desarrollo está siendo parcialmente financiado por el Ministerio de Economía y Acción Climática de Alemania.
El avión demostrador de hidrógeno-eléctrico ‘HY4’ despegó de Maribor, Eslovenia, y tuvo un funcionamiento seguro y eficiente durante múltiples pruebas de vuelo. El avión utiliza hidrógeno líquido para alimentar un sistema de células de combustible hidrógeno-eléctrico que propulsó el avión durante todo el vuelo. El vuelo sienta las bases para un vuelo de largo alcance sin emisiones, ya que el hidrógeno líquido duplica el alcance del avión HY4 a 1.500 km en comparación con el uso de hidrógeno gaseoso.
H2FLY, la empresa con sede en Stuttgart, Alemania, desarrolladora de sistemas de propulsión hidrógeno-eléctrico para aviones, anunció el 7 de septiembre que ha completado con éxito el primer vuelo tripulado del mundo de un avión eléctrico propulsado por hidrógeno líquido.
El equipo de H2FLY ha completado cuatro vuelos propulsados por hidrógeno líquido como parte de su campaña de pruebas de vuelo, incluido un vuelo que duró más de tres horas. Los vuelos se realizaron con el avión demostrador HY4 de H2FLY, equipado con un sistema de propulsión de células de combustible hidrógeno-eléctrico y hidrógeno líquido almacenado criogénicamente.
Los resultados de los vuelos de prueba indican que el uso de hidrógeno líquido en lugar de hidrógeno gaseoso duplicará el alcance máximo del avión HY4 de 750 km a 1.500 km, marcando un paso crítico hacia la realización de vuelos comerciales de medio y largo alcance sin emisiones.
Este logro marca un momento crucial en el uso del hidrógeno para propulsar aviones. Junto con nuestros socios, hemos demostrado la viabilidad del hidrógeno líquido para respaldar vuelos de medio y largo alcance sin emisiones.
Ahora estamos mirando hacia el futuro para escalar nuestra tecnología para aviones regionales y otras aplicaciones, comenzando la misión crítica de descarbonizar la aviación comercial», agregó.
La exitosa campaña marca un hito significativo para H2FLY, reflejando los amplios conocimientos obtenidos de los esfuerzos de investigación de la compañía. Además, es la culminación del Proyecto HEAVEN, un consorcio respaldado por el gobierno europeo reunido para demostrar la viabilidad del uso de hidrógeno líquido criogénico en aviones. El consorcio está liderado por H2FLY e incluye a los socios Air Liquide, Pipistrel Vertical Solutions, el Centro Aeroespacial Alemán (DLR), EKPO Fuel Cell Technologies y la Fundación Ayesa.
profesor Josef Kallo, cofundador de H2FLY
Además del proyecto HEAVEN, el trabajo ha sido financiado por el Ministerio Federal de Asuntos Económicos y Acción Climática de Alemania (BMWK), el Ministerio Federal de Digital y Transporte de Alemania (BMVD) y la Universidad de Ulm.
En comparación con el almacenamiento de hidrógeno gaseoso presurizado (GH2), el uso de hidrógeno líquido criogénico (LH2) permite un peso y volumen de tanque significativamente más bajos, lo que conduce a un mayor alcance y carga útil útil del avión.
Air Liquide se enorgullece de haber diseñado, fabricado e integrado, junto con H2FLY, el tanque de hidrógeno líquido que permitió alimentar el avión HY4. El éxito de hoy demuestra todo el potencial del hidrógeno líquido para la aviación. El hidrógeno líquido se puede almacenar a bordo y transportar. El hidrógeno es clave para la transición energética y este nuevo paso demuestra que ya se está convirtiendo en una realidad.
Pierre Crespi, Director de Innovación en Air Liquide Advanced Technologies
DLR cuenta con una amplia experiencia en aviones electrificados, con un historial que abarca más de 15 años. A partir del vuelo inaugural del Antares DLR-H2 en 2009, se han realizado avances constantes en las células de combustible y sus sistemas auxiliares. Este desarrollo progresivo culmina en un logro significativo en la historia de la aviación: la utilización de hidrógeno líquido criogénico como almacenamiento de combustible para un avión de cuatro plazas propulsado por células de combustible. En colaboración con H2FLY, Air Liquide y otros miembros del proyecto, DLR está comprometido activamente en proyectos destinados a impulsar el desarrollo de aviones propulsados por células de combustible CS-23 y CS-25 a la siguiente fase.
Dr. Syed Asif Ansar, Jefe del Departamento de Integración de Sistemas de Energía en el Centro Aeroespacial Alemán (DLR)
Con la finalización de las pruebas de vuelo en el proyecto HEAVEN, H2FLY se centrará en el camino hacia la comercialización. En junio, H2FLY anunció el desarrollo de sus nuevos sistemas de células de combustible H2F-175, que serán capaces de proporcionar su rango completo de potencia en altitudes de vuelo de hasta 27,000 pies, marcando un paso importante en el camino desde demostraciones de viabilidad a menor altitud hasta aplicaciones reales en aviones comerciales.
En 2024, H2FLY abrirá su Centro de Aviación de Hidrógeno en el Aeropuerto de Stuttgart, cofinanciado por el Ministerio de Transporte de Baden Württemberg. El centro se convertirá en un punto focal para el futuro de la industria de la aviación de Europa y su economía del hidrógeno, proporcionando instalaciones de integración de aviones de células de combustible e infraestructura de hidrógeno líquido.
