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Propulsión eléctrica distribuida en el avión más eléctrico

María Cristina Daoud

María Cristina Daoud

Aerospace & Defence Systems

La distribución de la propulsión es una de las grandes apuestas dentro de las configuraciones que permitirán electrificar el sistema propulsivo, logrando unas aeronaves más eficientes, silenciosas y sostenibles. En este caso, hablaríamos de Propulsión Eléctrica Distribuida, DEP por sus siglas en inglés, como una de las arquitecturas clave para el Avión Más Eléctrico y el mercado emergente de transporte aéreo urbano.

El concepto de propulsión eléctrica distribuida se engloba dentro de la propulsión distribuida general, donde el empuje lo producen una serie de elementos propulsores situados a lo largo de la aeronave. No obstante, en este artículo y en línea con la ambición de la industria, un sistema con propulsión distribuida debería formar parte de la mejora en la eficiencia global de la aeronave, sus capacidades y rendimiento, más que tratarse simplemente de cualquier aeronave con más de un propulsor.

La industria aeronáutica tiene actualmente dos grandes líneas de desarrollo: una propulsión totalmente eléctrica y una propulsión híbrida. Cada una de ellas parece tener asignado un segmento de mercado concreto.

La propulsión eléctrica distribuida tiene dos grandes atractivos, ambos asociados con una mayor eficiencia de la aeronave. En primer lugar, la localización estratégica de los numerosos elementos propulsivos a lo largo de la envergadura del ala permite lograr una mayor integración aeropropulsiva, cuyo resultado es una aeronave con una mejor eficiencia global. Una de las principales formas en las que se contribuye al aumento de la eficiencia es la reducción de la resistencia inducida por los torbellinos en punta de ala cuando se colocan propulsores en esta zona, disminuyendo, como consecuencia, la necesidad propulsiva de la aeronave.

Asimismo, una ventaja derivada que ha resultado clave en la electrificación de la propulsión está asociada a esta reducción en la necesidad propulsiva. Gracias a ello, se logra que las baterías actuales, con una tecnología insuficiente para proveer las necesidades eléctricas de los diseños actuales con las características de misión exigidas, sean capaces de propulsar total o parcialmente aeronaves de pequeño tamaño: regionales con menos de 10 pasajeros y transporte urbano e interurbano, tanto de pasajeros como de carga.

La segunda gran ventaja de la distribución del peso propulsivo en distintos puntos es que permite abrir un nuevo abanico de posibilidades de diseño, pudiendo optar por configuraciones que van desde los 6 motores en el ala del EcoPulse diseñado por el consorcio Airbus, Daher y Safran hasta los 20 propulsores que propone el diseño alemán Lilium Jet. Esta flexibilidad en el diseño permite explorar numerosas configuraciones, además de diferentes estrategias propulsivas a lo largo de la misión, permitiendo operaciones con un mayor grado de optimización y menores soluciones de compromiso en diseño, que contribuyen a la mayor eficiencia de estas aeronaves.

Actualmente, la industria estudia dos grandes grupos de trabajo: una propulsión totalmente eléctrica y una propulsión híbrida, donde parte de las necesidades de potencia sean cubiertas mediante la archiconocida combustión. La elección entre una y otra planta de potencia la marcarán las necesidades de la misión para la que se diseña la aeronave y es que una aeronave de transporte para 50 pasajeros no es capaz de volar exclusivamente con la tecnología actual de las baterías, aunque el mercado está convencido de que, en unos 10 años, estos aviones serán una realidad.

La revolución aeronáutica llegará de la mano de las plantas totalmente eléctricas, actualmente con aplicación viable antes del fin de la década en el mercado de transporte urbano, interurbano y regional con menos de 20 pasajeros. Los dos primeros casos, los mercados urbano e interurbano, hacen uso de la distribución de la propulsión, entre otros, por un motivo de seguridad, donde la redundancia de los diferentes sistemas juega un papel primordial desde el punto de vista de la certificación.

En el caso del mercado regional, el uso de una propulsión totalmente eléctrica es posible, tal y como demuestra la apuesta de Rolls-Royce, Tecnam y la aerolínea regional noruega Widerøe, quienes esperan comenzar sus operaciones en 2026 con el P-Volt, un gran paso hacia el ambicioso objetivo noruego de lograr que la totalidad de los vuelos domésticos sean libres de emisiones en 2040. No obstante, una parte del mercado destina sus esfuerzos a la propulsión híbrida. Este es el caso de Airbus, Daher y Safran quienes desarrollan el híbrido-eléctrico EcoPulse, con una turbina de gas en el morro del avión para generar la electricidad que necesitan sus seis motores eléctricos distribuidos por el ala y, al mismo tiempo, alimentar la hélice del morro del avión. Este demostrador servirá para asentar la tecnología y abrir paso a diseños con mayores dimensiones.

En cuanto al mercado eVTOL (electrical Vertical Take-Off and Landing), será quien presente diseños híbrido-eléctricos y totalmente eléctricos a la sociedad en los próximos años, ganando la confianza y el apoyo necesarios para esta tecnología en aviones de mayor tamaño. Se verán configuraciones de lo más variadas: desde vehículos con alas y rotores a solo rotores, con hélices y alas fijas y basculantes, distintos motores destinados a distintas fases del vuelo, etc.

Todas estas opciones, tanto en el mercado regional como en el eVTOL, se basan en la flexibilidad, redundancia y eficiencia que ofrece la propulsión eléctrica distribuida para ofrecer al mercado diversos modelos destinados tanto a transporte de pasajeros, como de carga, ambulancias, misiones logísticas, rescate, paquetería, etc.  Las oportunidades que ofrece la distribución de la propulsión para poder dar ese primer paso hacia una aviación sostenible son indudables y muy pronto, serán realidad.

 

P-Volt

 

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