La agencia espacial alemana DLR ha presentado el diseño final de un avión híbrido eléctrico de corta distancia de 100 plazas y diez motores de hélice distribuidos en las alas.
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El proyecto conjunto SynergIE cuenta con la colaboración de Airbus y de Rolls Royce y está financiado por el gobierno alemán. El objetivo es desarrollar aeronaves que puedan operar comercialmente con éxito con emisiones significativamente más bajas y menor contaminación acústica.
Con esta tecnología, el sistema de propulsión se distribuye por toda la envergadura de las alas, lo que conduce a un flujo de aire más eficiente alrededor de la aeronave.
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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 diversas configuraciones posibles.
El diseño e instalación óptimos de las hélices permite reducir la cuerda del ala y el tamaño del timón, y así reducir el consumo de energía en aproximadamente un 10%.
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“La disposición especial de las hélices nos permite compensar las desventajas de peso del sistema de propulsión híbrido-eléctrico”, dice en un comunicado Martin Hepperle, del Instituto de Aerodinámica y Tencología de Flujos del DLR. “También pudimos diseñar el estabilizador vertical para que fuera más pequeño y, por lo tanto, más liviano y con menos resistencia en nuestro concepto de motores múltiples”, continúa. “Este concepto puede incluso compensar la falla de dos motores eléctricos; por lo tanto, también ofrece una mayor confiabilidad operativa”.
Durante el primer vuelo virtual en el DLR Air Vehicle Simulator (AVES), los pilotos de prueba de DLR evaluaron las características de vuelo de la aeronave híbrida eléctrica de corto recorrido.
Particularmente durante la aproximación al aterrizaje, se hizo evidente que la interacción aerodinámica entre las ondas de la hélice y las alas influye fuertemente en las características de vuelo de la aeronave. Para compensar la efectividad reducida del timón más pequeño y el estabilizador vertical, un equipo de investigación del Instituto de Sistemas de Vuelo desarrolló un controlador de vuelo que permite el control de la guiñada (rotación sobre el eje vertical) utilizando el timón combinado con empuje diferencial.
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 eléctricos híbridos distribuidos en DLR, con el fin de ampliar la capacidad de evaluación general de la investigación y la industria alemanas.
El trabajo interdisciplinario 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, se resolverán las cuestiones pendientes sobre la aeroacústica de las hélices distribuidas y sobre los sistemas óptimos de flaps para las aproximaciones de aterrizaje.
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