Nueva aeronáutica y movilidad aérea del futuro

Nueva aeronáutica y movilidad aérea del futuro

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El sector aeronáutico se encuentra en la actualidad en el preludio de una nueva era en la que se vislumbran enormes cambios que van a afectar a las aeronaves, a la infraestructura del transporte aéreo, a los planes de urbanización de las ciudades y por ende, a la manera de interrelacionarse en la sociedad.

El escenario aeronáutico futuro va a presentar demandas y exigencias de seguridad tan ambiciosas que obligará al sector aeronáutico a la adopción de soluciones técnicas innovadoras. Dos de los principales condicionantes están relacionados con el aumento de la seguridad y la reducción de emisiones. Será obligatorio reducir las emisiones (75 % CO2, 90 % NOx), el ruido y los accidentes para el año 2050.

Se plantean varias soluciones:

  • Solución global principal. La solución MEA (More Electric Aircraft) permite, mediante una electrificación paulatina de diferentes sistemas aeronáuticos (actualmente hidráulicos, neumáticos), una mejora global en la eficiencia energética, y la seguridad intrínseca dada por los sistemas de actuación eléctricos, reduciendo las emisiones de gases nocivos y aumentando la autonomía.
  • Soluciones específicas. Se han propuesto la propulsión eléctrica distribuida (DEP), y la red eléctrica distribuida (DEN). DEP se basa en desarrollar un sistema de propulsión distribuido en la aeronave, permitiendo un uso más optimizado de la energía disponible y una redundancia de los elementos de propulsión que aumenta la seguridad. DEN posibilita disponer de una red eléctrica distribuida con control más eficiente y seguro frente a problemas o fallos, redundando en una mayor eficiencia energética y seguridad global de la aeronave.

El desarrollo de tecnología para una propulsión eléctrica distribuida ha dado lugar a la generación de nuevos conceptos y arquitecturas disruptivas de aeronave que están revolucionando un sector muy conservador en este aspecto durante las últimas décadas, con nuevas oportunidades de negocio y retos tecnológicos.

Surge así la Nueva Aeronáutica, término que engloba a la Movilidad Aérea Urbana (Urban Air Mobility, UAM) e Interurbana eléctrica de personas, mercancías y servicios, y los UAVs/drones de logística y mantenimiento que se emplean en numerosos ámbitos, como: agricultura, infraestructuras, seguridad, etc.

Diferentes empresas como AIRBUS, BOEING, SAFRAN, THALES, ROLLS ROYCE, EHANG, PIPISTREL, AMAZON, UBER; y centros como DLR, NASA, ONERA; comparten en distintos informes su visión sobre la UAM y la implementación de las aeronaves con DEP actuales en la ciudad, así como conceptos y diseños de futuro.

AIRBUS y DLR visualizan el futuro de la UAM con estaciones intermodales que integrarán distintos medios de transporte, incluyendo el aéreo. En este espacio convivirán conceptos híbridos que combinan transporte aéreo y terrestre (Pop-Up) y aerotaxis de 1 o varias plazas (Vahana, CityAirbus).

El avión eléctrico permite, debido al descenso de los niveles de ruido, emisiones y velocidad, que las pistas de aterrizaje puedan estar en el centro de las ciudades. Estos aeropuertos serán más factibles en ciudades de tamaño medio con tráfico aéreo regional y, consecuentemente, pistas más reducidas.

Las aeronaves VTOL (vehículos de despegue y aterrizaje vertical) pueden incluso no necesitar pistas de aterrizaje, ya que pueden emplear otras áreas, como helipuertos. Supone un gran avance para su implantación en áreas urbanas.

Todo esto deberá estar regulado, de ahí los pasos que se están dando en la definición del UTM, U-Space en Europa, y que traerá consigo un ordenamiento mediante corredores de todo este tráfico aéreo.

UBER, por su parte, ha analizado los nuevos conceptos de aeronave y las oportunidades de negocio e impacto social que suponen. Ha publicado un libro blanco que detalla los requerimientos que debe cumplir un VTOL para que su utilización como aerotaxi sea generalizado. En 2023 planea dar a los pasajeros la opción de vuelos compartidos asequibles y estima que en grandes ciudades (NuevaYork, Los Angeles, Dallas), el uso de flotas de aviones pequeños, eléctricos, VTOL reducirá la duración de los trayectos urbanos y el consumo energético enormemente, por ejemplo, en trayectos entre aeropuertos y los centros de las ciudades.

Los futuros “taxis aéreos” VTOL deberán abordar cuatro barreras principales para la viabilidad comercial: seguridad, ruido, emisiones y rendimiento del vehículo. Las dos tecnologías más importantes para superar estos desafíos son la Propulsión Eléctrica Distribuida (desarrollando algoritmos y arquitecturas avanzadas de control distribuido) y las tecnologías de operación autónoma.

Esta gran transformación se está dando por el enorme desarrollo y avance de la electrónica y los ordenadores que permiten una electrificación de sistemas más rápida, ligera y con un grado de inteligencia más elevado, pero también porque comienza a desvanecerse una barrera de entrada importante que presenta el sector.

Los sistemas de propulsión actuales son muy complejos de fabricar y utilizar DEP en la Nueva aeronáutica reduce la complejidad y mejora la eficacia de los motores. Esto permite la entrada de nuevos agentes tractores.

Se distinguen cinco tipos de actores:

  • Empresas aeronáuticas: Pipistrel, Airbus, Boeing(Aurora), Joby Aviation, Nasa(ASX).
  • Start-ups, Joint Ventures: Lilium, Volocopter, Cora.
  • Empresas incluso no relacionadas con el mercado aeronáutico: Amazon, Uber, empresas de maquinaria cortacésped (Husqvarna) o Centros de Investigación: TECNALIA, Onera.
  • Empresas de automoción que dan el salto al nuevo nicho UAM: Audi-Airbus, Daimler-Volocopter, Porsche-DLR.
  • Empresas de drones, tanto suministradores de aeronave como de componentes: Ehang, Yuneec.

Dando un paso adelante y queriendo ser protagonistas de esta revolución entorno a la Nueva Aeronáutica y más en concreto de la UAM, TECNALIA, ideando este futuro cercano, ha desarrollado y materializado un innovador concepto de aerotaxi VTOL urbano unipersonal eléctrico (LAUREN), utilizando un control avanzado de propulsión eléctrica distribuida para una tipología definida como quadcóptero de quadcópteros.

LAUREN ofrece una mejor maniobrabilidad respecto a arquitecturas tipo avión y mejor eficiencia energética respecto a multicópteros convencionales, gracias al cambio del eje de propulsión. Se busca obtener una integración óptima en entorno urbano y una buena aceptabilidad humana, ofreciendo una experiencia de viaje dinámica similar a cualquier otro modo de transporte urbano masivo terrestre. Su misión objetivo es la de proporcionar una autonomía de 15 Km y 15 minutos de vuelo (15/15), valores con los que se puede cubrir las necesidades de transporte futuras de hasta el 85 % de las ciudades del mundo.

Sobre Jose Ramón García Martínez

Graduado en Ingeniería Industrial y Máster en Materiales Inteligentes por la Universidad del País Vasco. Desde 2018 trabaja en TECNALIA ELECTRIC AIRCRAFT, dentro del Área de Negocio Aeroespacial de Industria y Transporte de TECNALIA.

Tiene una trayectoria de más de 18 años en áreas tales como: diseño, desarrollo y fabricación de prototipos, plantas piloto, diseño y prueba de componentes y sistemas mecánicos, desarrollo y fabricación de piezas compuestas y de UAV (FULMAR y LAUREN). Tiene una gran experiencia en el diseño y la selección de componentes y la realización de cálculos mecánicos, térmicos y eléctricos y en el proceso de marcado CE. Certificado por TUV-NORD en diseño de seguridad según EN ISO 13849-1.

Desde 2018 se centra en la gestión de proyectos asociados con la línea aeronáutica MEA (More Electric Aircraft) y proyectos relacionados con pruebas de motores y electrónica, participando como gestor en proyectos Clean Sky EMA4FLIGHT, VALEMA, IDEN y PHIVE, para la electrificación de sistemas críticos de los nuevos aviones híbridos y eléctricos. Está a cargo de la gestión de calidad y operaciones del laboratorio TECNALIA ELECTRICAL AIRCRAFT Lab para desarrollo de prototipos y prueba de motores.

Enmarcado en lo que se conoce como nueva aeronáutica, ha participado en distintas fases y actividades del proyecto LAUREN, en el que se desarrolló y se materializó un innovador concepto de taxi aéreo urbano totalmente eléctrico VTOL para obtener:

  • Rendimiento adecuado para una integración óptima en el entorno urbano (seguridad, eficiencia y volumen reducido).
  • Buena aceptabilidad humana al ofrecer una experiencia de viaje dinámica similar a cualquier otro modo de transporte urbano masivo, como el automóvil, el autobús o el metro.

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