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
Piaseckies conocido por ser pionero en sus desarrollos de helicópteros compuestos, aquellos que para aumentar su velocidad de crucero tienen una o más hélices que impulsan hacia adelante el helicóptero. Y ahora quieren ser pioneros en los helicópteros con hidrógeno, en concreto en los helicópteros híbridos hidrógeno-eléctrico, volando el primer helicóptero tripulado alimentado con una pila de hidrógeno.
Durante el último Vertical Flight Society H-2 Aero Symposium & Workshop, John Piasecki, su CEO y presidente, anunció que espera que el primer vuelo de su helicóptero compuesto PA-890 se produzca en 2023, y que su objetivo de certificación es 2024.
El hidrógeno
Según ha dicho Piasecki, hay tres tecnologías que pueden permitir descarbonizar la aviación: el hidrógeno, las baterías y el combustible sostenible (conocido por sus siglas en inglés SAF).
Piasecki explicó que las baterías se habían caído de sus diseños por varios motivos, principalmente su coste y no cumplir con los requerimientos necesarios para las misiones de sus aeronaves, en definitiva, el ya conocido problema de que no pueden almacenar suficiente energía con un peso razonable.
Comparación de alcance objetivo para los diseños de Piasecky, de costes de operación, y de descenso de emisiones, según las distintas fuentes de energía
Además apuestan por la tecnología de la pila de hidrógeno, en lugar de utilizarlo directamente como combustible de un motor de explosión, porque minimiza el número de piezas rotando y vibrando en el helicóptero, y también simplifica la distribución de potencia, eliminando los pesados árboles de transmisión y cajas de engranajes.
Además la pila de hidrógeno permite una mejor respuesta a la hora del repostaje, más rápido que las baterías tradicionales.
En cuanto a otros estudios, adaptar a los operadores a estas aeronaves va a requerir formación en cuanto a manejo de estas células, un cambio en la logística del combustible, desde su distribución a su almacenamiento y su suministro a la aeronave, un cambio en las señalizaciones de peligro en las instalaciones…
Según la presentación de Piasecki, la percepción del público parece que va cambiando. Por fin parece que van olvidando del Hindenburg y comprenden que la propuesta de helicóptero con pila de hidrógeno nada tiene que ver con los Zeppelines, que el hidrógeno no es peligroso, e incluso es más seguro que el petróleo y sus derivados en muchos aspectos.
Las baterías de hidrógeno están siendo desarrolladas por HyPoint. El PA-890 pretende montar las HyPoint SPM20. Cada una de las células puede proporcionar 20kW de pico de potencia. Una batería de células de hidrógeno instaladas en el centro del fuselaje (cerca del centro de gravedad de la aeronave) suministrarían 560kW de potencia.
El hidrógeno se almacena en sendos tanques, que a 700 bares de presión contendrían 19.3kg de hidrógeno cada uno.
La aeronave
El PA-890 es un helicóptero compuesto con rotor de giro , con una hélice impulsora que aumenta su velocidad en vuelo. Los helicópteros, si bien tienen la virtud de poder volar a punto fijo y aterrizar en vertical en lugares confinados, tienen una velocidad de crucero limitada por el propio rotor: la velocidad de avance del helicópteor combinada con la de rotación de las palas hacen que éstas entren en régimen sónico, limitando de ese modo la velocidad máxima que se puede alcanzar. El diseño, ya probado por Piasecki, de helicóptero compuesto trata de solventarlo utilizando distintas soluciones técnicas:
La hélice trasera impulsa el helicóptero hacia adelante, aumentando la velocidad de crucero
El ala descarga el rotor, haciendo que no toda la sustentación dependa de éste. Además pivota sobre su encastre, situándose en posición vertical, para reducir la resistencia durante despegues, aterrizajes y vuelos a punto fijo.
El rotor, al estar descargado de dar toda la sustentación, puede reducir su velocidad de rotación, permitiendo de este modo retrasar el punto en el que la composición de velocidades de avance y rotación se vuelve sónica, y aumentando así la velocidad límite de crucero de un ala rotatoria.
El PA-890 no está destinado al mercado de la movilidad aérea urbana. Se va a certificar bajo FAA parte 27, con lo que se espera que su certificación sea más rápida y convencional que la de cualquier aparato eVTOL. Su mercado objetivo son los tradicionales de los helicópteros medios (vuelos medicalizados, policía, enlace con plataformas petrolíferas, etc), y como secundario la movilidad aérea urbana.
Estación solar de carga para el jeep volador eléctrico de NUNCATS
La primera estación de carga solar para aviones eléctricos en Reino Unido ha sido instalada en el aeródromo de Old Buckenham. Se trata de un aparcamiento para coches techado, modificado para albergar bajo él la Zenair eléctrica de NUNCATS (No Unnecessary Novelty, Community Air Transport Systems) y poder recargarla. El tejado esta recubierto por 33 paneles Q CELLS’ Q.PEAK DUO L-G8 de 425W.
El jeep eléctrico del cielo lo presentamos en octubre. De momento tiene una autonomía bastante pobre, de apenas media hora. El objetivo de NUNCATS es dotar de una aeronave de fácil mantenimiento y que no dependa del suministro de combustibles a áreas remotas y aisladas, en las que un enlace entre dos pueblos puede hacerse volando en apenas minutos, y se necesitan varias horas por carretera. O bien para hacer vuelos entre islas cercanas.
Tim Bridge, fundador de Nuncats, dice que en el mundo más de dos millones de personas viven en áreas rurales incomunicadas y por tanto con mal acceso, o sin él, a hospitales y otros servicios de primera necesidad. Cree que un avión que puede aterrizar, virtualmente, en casi cualquier sitio y que no dependa del suministro de combustible, pudiéndose cargar en los distintos puntos que enlaza, podría ser una línea de vida para estas comunidades, permitiendo su acceso a todos estos servicios.
Esperan lograr con el motor eléctrico y las baterías las mismas prestaciones que con el motor estándar de 100hp, aunque de momento su autonomía es de tan solo media hora, lo que lo haría útil solo para enlaces cortos, y dependiente de una red de carga extensa.
Nuncats también espera que el sector de la aviación ligera, pilotos, escuelas… se interesen en un futuro por su proyecto, para convertir las aeronaves ligeras existentes a eléctricas.
Chris Heintz desarrolló su exitoso CH-701jeep del cielo, avión de despegue y aterrizaje corto o STOL, como avión de fabricación amateur. Desde su creación Zenith ha apoyado que se motorice con variedad de plantas de potencia, desde el Continental O-100 al, ahora, casi ubicuo Rotax 912. De hecho Heintz fue de los primeros, si no el primero, en instalar un 912 en norteamética. Y por eso Zenair se ha involucrado en el proyecto, de hecho el propio presidente Sebastien Heintz ha mostrado su apoyo a este proyecto británico.
Países Bajos ha publicado una hoja de ruta para descarbonizar sus vuelos. Vamos a intentar resumirla y comentarla.
Introducción
Situación actual
En 2020 el Reino de Países Bajos (Aruba, Curazao, San Martín y los Países Bajos) estableció unos objetivos para descarbonizar la aviación. Por ejemplo se marcó 2030 para que todas las operaciones terrestres estuvieran electrificadas, incluidos los vehículos de remolque. Para 2050 todos los vuelos de menos de 500km de radio que partieran de su territorio deberán ser también eléctricos.
Por las infraestructuras disponibles, es más factible realizarlo en el territorio continental. Sin embargo, teniendo en cuenta que el alcance de los aviones eléctricos de entre 9 y 19 pasajeros, para 2030, apenas será de unos cientos de kilómetros, los vuelos de enlace entre islas parecen ser los más idóneos para ser electrificados. Además se cree que podría abaratar los costes de los vuelos, así como mejorar la fiabilidad de los motores, y por tanto aumentar la disponibilidad de las aeronaves y bajar también los gastos de mantenimiento.
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.
