Piasecki espera ser quien vuele el primer helicóptero híbrido H2-eléctrico

Imagen artística del PA-890

Piasecki es 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.

Fuentes

Hawker Siddeley Intercity Vertical-Lift, el VTOL inerurbano de los 60

Animación de BAE System para mostrar el Intercity Vertical-Lift

La movilidad aérea con aeronaves de despegue y aterrizaje vertical ha estado en las páginas de las revistas aeronáuticas desde los comienzos de la aviación. Esta era una ambiciosa propuesta de Hawker Siddeley, de los años 60.

La apariencia era de una aeronave de pasajeros convencional, con la cola en T y con un gran carenado ventral, que se extendía a ambos lados del fuselaje. Este carenado ventral encerraba numerosos motores de sustentación, concepto similar al lift-fan del F-35.

Durante los sesenta, numerosos bocetos salieron de las mesas de dibujo con aeronaves destinadas a unir ciudades cada vez más grandes, sin necesidad de grandes aeropuertos alejados del centro de las ciudades: rapidez del avión a reacción, con la versatilidad del helicóptero, y la posibilidad de aterrizar en el centro de la ciudad. ¿Os suena?

Posiblemente las regulaciones mediambientales y de ruido de la época no hubieran sido obstáculo para esta aeronave, imposible con las actuales. Pero no pasó de la fase de diseño, presumiblemente, por no ser viable económicamente. Además, según Aerospace Technology, la distribución de la masa de los motores de sustentación así como la del combustible extra, hubieran hecho a la aeronave inestable. Y en aquella época no se planteaban el fly-by-wire

Animación de BAE System para mostrar el Intercity Vertical-Lift