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

Y catorce años después…el VTOL «Ares» de Piasecki ha volado

Concepto de módulo VTOL multipropósito «ARES» de Piasecki, en 2014

Conocimos el conceto ARES (Aerial Reconfigurable Embedded System) de Piasecki allá por 2012, cuando era una especie de HUMVEE con alas en tándem y cuatro hélices entubadas, cuando DARPA tenía un proyecto llamadol Transformer TX para desarrollar un «jeep volador».

En 2014, tras la cancelación del programa, se decidió reutilizar parte del concepto como una célula no tripulada de carga, capaz de llevar todo tipo de cápsulas, desde contenedores de transporte a vehículos militares, no perdiendo del todo su función de coche volador.

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.

El año pasado anunciábamos que había ganado un contrato por valor de 37 millones de dólares para continuar su desarrollo y hacerlo volar, alimentado por un sistema de células de hidrógeno que debería propulsar los desarrollos de la compañía, incluido su helicóptero PA-890, del que también hablamos en este blog.

Y por fin, 14 años después de la concepción del proyecto, el ARES ha volado, porfin.

El módulo de vuelo ARES-DV despegó del helipuerto oeste de Piasecki en Essington, Pensilvania, el viernes 6 de septiembre, y realizó un vuelo estacionario de aproximadamente un minuto de duración antes de descender.

Tras la toma, el equipo acopló el Módulo Móvil de Misiones Múltiples (M4) del US Army al ARES-DV y realizó con éxito un segundo vuelo estacionario de un minuto, demostrando la capacidad de su sistema de control de vuelo triplex fly-by-wire para mantener un vuelo estacionario estable en múltiples configuraciones y en un entorno terrestre dinámico.

Según la nota de prensa, ARES es un vehículo modular VTOL multimisión que puede funcionar como sistema aéreo no tripulado (UAS) o con un módulo de vuelo tripulado opcional. Los módulos transportables pueden variar desde el ya citado tripulado a módulos de carga, vehículos o módulos para proporcionar apoyo C4I, ISR, de combate y logístico multimisión integrado a fuerzas de combate pequeñas y distribuidas que operan a grandes distancias y en terrenos complejos. Los módulos de carga útil de misión rápidamente reconfigurables se apoyan en un módulo de vuelo común para ofrecer flexibilidad multimisión con una huella y un coste logísticos generales significativamente reducidos.

Primer vuelo del ARES.

ARES incorpora el sistema Compact Fly-By-Wire de Honeywell Aerospace, un sistema de control de vuelo integrado que es ligero y robusto. Diseñado para caber en el espacio limitado disponible en aviones más pequeños, este sistema de última generación proporciona capacidades de control de vuelo críticas para la seguridad que normalmente se encuentran en aviones de pasajeros mucho más grandes y aviones de combate avanzados.

RACER, el helicóptero compuesto de Airbus, supera los 400km/h de vuelo de crucero

En el más rápido —del tradiconal más rápido, más alto, más lejos— los helicópteros se han visto limitados por su propia forma de lograr sustentación: el rotor dando vueltas. Como hemos explicado en otras ocasiones, el hecho de que la velocidad de la punta de pala sea la resultante de componer la velocidad de rotación del helicóptero más la de translación, hace que sea en la punta de pala donde se alcance antes el Mach de diverencia, y portanto el límite de velocidad horizontal de vuelo.

 Por mucho que se mejoren las puntas de pala de los helicópteros, la velocidad de vuelo estará siempre limitada por una cota superior, marcada por el momento en el que la punta de pala alcanza velocidades supersónicas. El ala embrionaria del helicóptero compuesto descarga al rotor en su trabajo de proporcionar sustentación, permitiéndole girar más lento, y así aumentando la velocidad de avance que puede alcanzar el helicóptero compuesto, impulsado por las hélices «de avión» que monta.

Aunque hay que tener cuidado con la integración del ala y el flujo del rotor, puesto que el ala no solo tendrá la corriente de aire que le incide por el vuelo en avance, sino que quedará sumergida en el flujo de aire descendente del rotor. Y poner atención al diseño para vuelo a punto fijo, pues en ese caso el ala «estorba».

Trabajando la punta de pala del rotor, como se hizo con el Lynx, el helicóptero convencional más rápido alcanzó los 401km/h. Los helicópteros compuestos alcanzan velocidades algo superiores, como el X2 (481km/h) y el X3 (472km/h, alcanzó 483 en un picado somero), y ahora el RACER, habituales en este blog.

El RACER, desarrollado como proyecto del Clean Sky 2, ya había alcanzado los 400km/h. En esta ocasión, los 420km/h se han obtenido en vuelo de crucero, no como velocidad punta.

Nota de prensa:

Airbus Racer supera los 400 km/h

El demostrador de helicóptero de alta velocidad Racer de Airbus, desarrollado en el marco del proyecto europeo de investigación Clean Sky 2, ha alcanzado su objetivo de velocidad de crucero rápido de 407 km/h (220 kts). El 21 de junio, menos de dos meses después de su primer vuelo, el demostrador Racer superó su objetivo de velocidad de crucero de 407 km/h (220 kts) al alcanzar los 420 km/h (227 kts) en su configuración inicial. En sólo siete vuelos y unas nueve horas de pruebas en vuelo, se ha abierto casi toda la envolvente de vuelo.

Este logro en tan corto espacio de tiempo es realmente un testimonio del duro trabajo de nuestros 40 socios en 13 países europeos para llevar toda esta innovación al vuelo. Además de su rendimiento, el comportamiento aerodinámico y la estabilidad del avión son prometedores. Todos esperamos con impaciencia la siguiente fase de ensayos en vuelo, especialmente el modo ecológico, que nos permitirá apagar un motor en vuelo de avance, reduciendo así el consumo de combustible y las emisiones de CO2

Bruno Even, CEO de Airbus Helicopters.

La tripulación de ensayos de vuelo estaba formada por Hervé Jammayrac, piloto jefe de pruebas de vuelo, Dominique Fournier, ingeniero de pruebas de vuelo, y Christophe Skorlic, ingeniero de pruebas de vuelo. La próxima fase de las pruebas de vuelo se centrará en las operaciones con un solo motor y en la finalización de la envolvente de vuelo.

Optimizado para una velocidad de crucero de más de 400 km/h, el demostrador Racer pretende lograr la mejor relación entre velocidad, rentabilidad y rendimiento de la misión. El Racer también apunta a una reducción del consumo de combustible de alrededor del 20%, en comparación con los helicópteros de la generación actual en la misma categoría de peso máximo de despegue, gracias a la optimización aerodinámica y a un innovador sistema de propulsión de modo ecológico. Desarrollado con Safran Helicopter Engines, el sistema eco-mode híbrido-eléctrico permite que uno de los dos motores Aneto-1X se detenga durante el vuelo de crucero, contribuyendo así a reducir las emisiones de CO2. El Racer también pretende demostrar cómo su particular arquitectura puede contribuir a reducir su huella acústica operativa.

Opinión: ¿Y si el futuro de las eVTOL fuera servir en la Armada? (y en cualquier otro ejército)

Las aeronaves eVTOL son aeronaves de despegue y aterrizaje vertical, y además eléctricas. Les hemos encontrado muchas pegas, como que son caras y los números que arrojan los drones de transporte de mercancías no acompañan, difíciles de certificar, peligrosas en su operación urbanaLa vida útil de sus baterías es más corta que la de los vehículos terrestres equivalentes, no tienen por qué ser el medio más comodo para los pasajeros, además de acarrear problemas de ruidos, la densidad energética de las baterías y por tanto la autonomía del vehículo es pobre… De hecho, cuando analizamos con Brucknerite la hoja de ruta neerlandesa para la descarbonización de la aviación, llegamos a dos conclusiones: El mejor transporte público eléctrico para una ciudad es el metro/ferrocarril urbano; y los eVTOL podrían tener sentido para comunicar poblaciones aisladas, donde un transporte convencional puede llevar horas por carretera y sólo minutos por el aire, como el caso de estudio práctico que defiende NUNCATS. Y ya parece que los inversores huyen de los eVTOL.

Pero…¿Y si hubiera un cliente para el que todas esas pegas no existieran?

  • Coste: En un entorno militar, si el objetivo es suficientemente importante, el coste pasa a un plano secundario. Y realizar entregas de suministros vitales, en lugares de dificil acceso, o peligrosos… es uno de esos casos.
  • En cuanto a la certificación, no es lo mismo certificar una aeronave para uso comercial, que para uso recreativo que para uso militar.
  • Respecto a la peligrosidad por su uso sobre zona poblada, su uso militar anularía directamente este inconveniente. El uso se realizaría normalmente sobre espacios aéreos clasificados como «deltas» o «papas», cuando no directamente sobre zonas segregadas, o sobre el mar en el caso del dia a día en tiempo de paz.
  • El problema de la vida de las baterías es el distinto ciclo de carga que tiene un vehículo terrestre privado que una aeronave comercial. El vehículo privado está un 80% o más del tiempo parado, mientras que en uso comercial el uso tiende al 100%, pues de otro modo no sería rentable. En una operación de estafeta, llevando carga, suministros o personal, el uso no es tan intensivo como en una operación comercial. Por otro lado, el coste de reponer baterías no es tan problemático como en una operación comercial.
  • En cuanto a la costumbre de los pasajeros a los vuelos en condiciones desagradables, movidos o peligrosos… digamos que en el caso de los militares son condiciones que ya se presuponen. Lo mismo ocurre con el entrenamiento del usuario. Un pasajero civil no tiene necesariamente entrenamiento en el uso seguro de aeronaves, lo que lleva a tener que tener especial precaución con el diseño de los vertipuertos y de las aeronaves, para evitar potenciales riesgos a los usuarios. En el caso militar es de asumir que si las aeronaves eVTOL se convirtieran en elementos normales, recibirían su correspondiente curso de familiarización con la nueva herramienta de trabajo.
  • Y que sean eléctricas no implica necesariamente el uso de grandes baterías, también pueden ser híbridas, sacando el litio de la ecuación.

La propuesta que hacemos en el título de usarlo como aeronaves COD autónomas viene de la asumción de que en los buques con plataformas de vuelo es más sencillo incrustar un nuevo tipo de aeronave. Los buques en sí ya están dotados de plataformas donde los helicópteros pueden aterrizar y sus dotaciones están entrenadas para gestionarlo. Y contar con uno o dos drones utilitarios para realizar labores de estafeta podría ahorrar costes frente al uso de helicópteros convencionales o naves de superficie más pequeñas tripuladas.

La siguiente integración obvia debería ser en las unidades de los ejércitos de tierra.

Por cierto, la idea no es nueva, de hecho las imágenes mostradas en esta entrada corresponden al concepto ARES, de 2014. Entre 2011 y 2013 el cuerpo de marines utilizó el K-MAX para estos menesteres, y tanto el US Army como la USAF están colaborando con los desarrolladores de eVTOL, y han probado algunos drones de despegue vertical en el último RIMPAC. ¿Veremos un movimiento similar en Europa con el ecosistema de empresas eVTOL nativo? Sería interesante ver a Lilium, Volocopter, o la española Crisalion de maniobras, y colaborando con nuestros ejércitos. Tal vez estas empresas encontrarían la inversión que les falta para terminar de poner en vuelo sus aeronaves, y las aeronaves encontrarían un nicho de mercado donde sus principales inconvenientes no son tales.

[Podcast] Aeronaves eVTOL, vistas desde el punto de vista de un bombero

Hoy retomamos el ritmo habitual de publicación, tras el extra de la semana pasada. Hoy sí toca episodio, nada de extras debidos a que la actualidad nos descabala la programación. Y aparcamos un poco el tema militar y de defensa.

Y vamos a hablar acerca de las aeronaves eléctricas de despegue y aterrizaje vertical o eVTOL.

En el blog las hemos analizado bastante, y hemos sido muy críticos con ellas, pues creemos que tienen demasiados puntos abiertos por cerrar, como resumimos al comienzo del episodio.

Pero jamás nos habíamos parado a pensar cómo lo vería un bombero. Por eso hemos traído a Gustavo Flamme, para que nos de su punto de vista. En gran parte se basa en lo que ha vivido con los coches eléctricos, y añadimos depsués algunos casos más específicos que afectan tan solo a este tipo de aeronaves. ¿Te quedas con nosotros?

El podcast se puede encontrar en Amazon MusicApple PodcastGoogle PodcastIvooxSpotify. ¡Ah! y como Google Podcast desaparece, lo podéis encontrar ya en Youtube / Youtube Music.

pd: Si la intro y la despedida os son familiares, que no os sorprenda. En un ejercicio de nostalgia podcasteril he hablado con Javier Lago para pedirle permiso y utlizar la introducción que hizo para el que, si no recuerdo mal, fue el primer podcast español sobre aviación: Remove Before Flight RBF podcast