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Así es el avión hibrido eléctrico más respetuoso con el clima

Para vuelos regionales de hasta 100 pasajeros
con unidades de propulsión en las alas.
Proyecto SynergIE – Centro Aeroespacial Alemán DLR,
Airbus, Rolls-Royce y Bauhaus Luftfahrt e.V.

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Así es el avión hibrido eléctrico más respetuoso con el clima

El desarrollo de tecnologías respetuosas con el clima para uso cotidiano en el transporte aéreo del futuro encabeza la lista de prioridades del Centro Aeroespacial Alemán.

Los esfuerzos de investigación se centran en nuevas configuraciones de aeronaves que puedan ser explotadas con éxito a nivel comercial…

… con un nivel de emisiones significativamente más bajo y una menor contaminación acústica.

Los sistemas de propulsión eléctricos o híbridos-eléctricos tienen potencial para las configuraciones de aeronaves que cumplan estos requisitos.

Flujo de aire más eficiente

En este contexto se situa el proyecto conjunto SynergIE, financiado por el Ministerio Federal de Economía y Energía alemán (Bundesministerium für Wirtschaft und Energie; BMWi), los investigadores del DLR en Hamburgo, Braunschweig y Göttingen, junto con sus socios Airbus, Rolls-Royce y Bauhaus Luftfahrt e.V.

Han estudiado el sistema de un avión eléctrico híbrido de corta distancia que puede transportar 100 pasajeros con unidades de propulsión distribuidas en las alas.

Así, el sistema de propulsión se distribuye en toda la envergadura de las alas, con un flujo de aire más eficiente alrededor del avión.

Así es el avión hibrido eléctrico más respetuoso con el clima – Las unidades de propulsión eléctrica distribuidas por las alas mejoran la aerodinámica y, por tanto, aumentan significativamente la eficiencia.

Ventajas aerodinámicas con propulsión eléctrica

«En los aviones regionales convencionales, las alas suelen estar sobredimensionadas para conseguir un buen rendimiento durante despegue y aterrizaje», explica Martin Hepperle, del Instituto de Aerodinámica y Tecnología del Flujo del DLR.

Y añade: «Estos aviones tienen un consumo de energía excesivamente alto durante el vuelo de crucero».

Simulaciones de flujo muy precisas muestran que los sistemas de propulsión eléctrica permiten distribuir el empuje en múltiples hélices más pequeñas.

Aerodinámica más eficiente

Cuando el flujo de aire de éstas pasa por encima del ala, proporciona una mayor sustentación y una aerodinámica más eficiente.

Este efecto permitió a los socios del proyecto reducir el área y la masa del ala. Así como la resistencia causada por las interacciones entre los flujos de aire de las hélices y los vórtices de la punta del ala.

Como diseño final para una aeronave con propulsión híbrida-eléctrica distribuida, los investigadores seleccionaron y evaluaron un concepto con turbogeneradores en el fuselaje…

… y 10 motores eléctricos a lo largo del borde de ataque del ala como la mejor solución entre las distintas disposiciones posibles.

Durante el primer vuelo virtual en el Simulador de Vehículos Aéreos del DLR (AVES), los pilotos de pruebas del DLR evaluaron las características de vuelo del avión eléctrico híbrido de corta distancia.

Ahorro de energía

El diseño y la instalación óptimos de las hélices permiten reducir la cuerda del ala y el tamaño del timón. Se reduce el consumo de energía en aproximadamente un 10%.

«La disposición especial de las hélices nos permite compensar las desventajas de peso del sistema de propulsión híbrido-eléctrico», dice Hepperle.

«También hemos podido diseñar el estabilizador vertical para que sea más pequeño y más ligero, con menos resistencia en nuestro concepto multimotor», continúa.

«Este concepto puede incluso compensar el fallo de dos motores eléctricos; por tanto, ofrece también una mayor fiabilidad operativa».



Características de vuelo investigadas en el banco de pruebas

Durante el primer vuelo virtual en el Simulador de Vehículos Aéreos del DLR (AVES), los pilotos de pruebas del DLR evaluaron las características de vuelo del avión eléctrico híbrido de corta distancia.

En particular, durante la aproximación al aterrizaje, se puso de manifiesto que la interacción aerodinámica entre las estelas de las hélices y las alas influye mucho en las características de vuelo del avión.

Para compensar la menor eficacia del timón y el estabilizador vertical más pequeños, un equipo de investigación del Instituto de Sistemas de Vuelo desarrolló un controlador de vuelo que permite el control de la guiñada -giro sobre el eje vertical- utilizando el timón combinado con el empuje diferencial.

Aerodinámica integrada del ala y las hélices

En el proyecto SynergIE, los participantes desarrollaron y establecieron una «cadena de herramientas de simulación de software» universal para futuros diseños de aeronaves con sistemas de propulsión eléctrica híbrida distribuida en el DLR, con el fin de ampliar la capacidad de evaluación global de la investigación y la industria alemanas.

El trabajo interdisciplinar incluye la aerodinámica integrada del ala y las hélices en estrecha interacción con cuestiones de mecánica de vuelo para el control, así como las condiciones de contorno de la estructura y la aeroelasticidad.

En el futuro, deberán resolverse las cuestiones pendientes sobre la aeroacústica de las hélices distribuidas y sobre los sistemas de flaps óptimos para las aproximaciones de aterrizaje.

Transporte aéreo emisiones cero

Las consecuencias del cambio climático exigen que se actúe para conseguir un transporte aéreo neutro desde el punto de vista climático.

Esto implica nuevas tecnologías que también garanticen la movilidad global en el futuro.

Con 25 institutos e instalaciones en el campo de la investigación aeronáutica, el DLR impulsa este cambio con tecnologías para un vuelo sostenible y compatible con el medio ambiente.

Los conocimientos de los programas de investigación del DLR en materia de espacio, energía y transporte también desempeñarán un papel importante en este sentido.

Hacia un transporte aéreo compatible con el clima

El DLR tiene experiencia en sistemas de investigación aeronáutica y se ve a sí mismo en el papel de arquitecto.

El objetivo del DLR es el «transporte aéreo sin emisiones», para alcanzar los objetivos climáticos que se han fijado. Para ello, los resultados de la investigación deben fluir directamente hacia el desarrollo de nuevos productos.

Hay una necesidad considerable de investigación y desarrollo en el camino hacia un transporte aéreo compatible con el clima, que requiere financiación y apoyo continuos. Gran parte de esto debe ser investigado a nivel fundamental, probado en la práctica y aprobado.

El DLR puede hacerlo con instalaciones a gran escala, como sus aviones de investigación, demostradores de propulsión y ordenadores a gran escala.

En 2020, el DLR publicó el libro blanco «Zero Emission Aviation» junto con la Asociación Alemana de Industrias Aeroespaciales. El DLR trabaja actualmente en una estrategia de emisiones cero.

Licenciado en Ciencias de la Información, Periodismo y Diplomado en Relaciones Públicas y Publicidad. 25 años de experiencia profesional. Prensa, radio, televisión, contenido digital y redes sociales. Comunicación integral: corporativa, financiera, digital, crisis. Mi centro operativo es ‘Larena y Larena Comunicación’. Creador e impulsor de jupsin.com, conRderuido.com, conideintelligente.com y pereznoesraton.com, los cuatro pilares del proyecto digital para España y Latinoamérica sobre diversos aspectos de la salud y el bienestar.

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