jueves, 25 de febrero de 2016

El nuevo concepto de fuselaje propulsor

Con el fin de cumplir con los ambiciosos objetivos impuestos en el "Flightpath 2050", se están realizando muchos nuevos estudios en el campo de la propulsión e integración para poder incrementar la eficiencia de las aeronaves. la principal idea que parece se está conformando como la más prometedora es la que se estudia hace años en las universidades y en la industria. Esta idea trata de distribuir la potencia propulsora proveniente de un solo motor a uno o dos turbo-ventiladores para incrementar la eficiencia propulsora. Se trata del incremento del área total del fan mientras se mantienen los límites de peso y diámetro. El nombre que se le atribuye es propulsión distribuida.

Puntos importantes del concepto de fuselaje propulsor 
De todas las propuestas que se barajan para esta idea de la propulsión distribuida, la que tiene más papeletas de poder realizarse es la de Bauhaus Luftfahrt, a la que llaman "Fuselaje propulsor". Un concepto que intenta absorber la capa límite (boundary layer) que genera el fuselaje del avión a través de un fan integrado en la parte trasera del fuselaje. La capa límite es usada para producir empuje y hacerlo circular hacia atrás donde se interactúa con la turbulencia viscosa que este genera. Lo que trata de hacer esta ingestión de la capa límite es intentar disminuir la resistencia al avance (drag) del avión aumentando la eficiencia de los motores.

Pero las ventajas de la integración de un fan en el fuselaje no termina ahí. La integración esn esta disposición hace que el carenado del fan en la parte trasera del fuselaje sea mucho más aerodinámico que si estuviese situado en otro punto. Esto además hace que la huella sonora sea más baja. Ahora Bauhaus Luftfahrt está tratando de cuantificar la ventaja de este método de propulsión con respecto a otras configuraciones más tradicionales. Lo que más preocupa a los expertos es la evaluación de posibles problemas, como por ejemplo los efectos de una reducción en la llamada RAM recovery o presión de impacto de aire. Esta es una de las cosas que este tipo de motor no hace muy bien. Otro de los grandes desafíos es tratar de ver como es el comportamiento de este fan a la hora de ingerir la capa límite con todas las turbulencias que pueda tener. Esta capa límite no se comporta como una corriente o flujo de aire libre.

El resultado final de este diseño es asombroso. incluso con la adición de un tercer motor a un bimotor, se logra el efecto de disminuir la resistencia al avance y a la vez hacer los otros dos motores mucho más eficientes.  Ahora mismo se ha apreciado un incremento de un 10% en alcance efectivo si comparamos este "trimotor" con su contrapartida de referencia que es un bimotor de las mismas dimensiones.

Opciones para la ingestión de la capa límite en comparación con los aviones convencionales

Después de los tests se ha observado que la ingestión de la capa límite produce una reducción significativa en la resistencia al avance. Esto significa que los motores principales montados bajo las alas pueden entonces ser modificados (escalados a un menor tamaño, con un menor peso y a demás con una menor potencia).



El modelo de fuselaje propulsor exhibido por Bauhaus Luftfahrt ofrece unas características prometedoras en el medio-corto plazo si se dota al tercer motor con una especie de APU o turbina de gas (motor a reacción) de alto rendimiento. Sin embargo si consideramos el largo plazo, existen otras propuestas que los investigadores de Bauhaus Luftfahrt están ya analizando. se trataría de la integración de los motores eléctricos de alto rendimiento. Los motores eléctricos de altas características que van a llegar sin duda a la aviación se consideran más flexibles en cuanto al enrutado del cableado y la ubicación de estos. Necesitan menos mantenimiento y pueden  llegar a tener una escalabilidad que puede ser interesante.



Fuselage Fan usando "Magnetic Levitation technology", un diseño prometedor en caso de que los motores eléctricos se desarrollen convenientemente para su uso en aviación comercial.
Fuente: http://www.bauhaus-luftfahrt.net/
imágenes: Bauhaus Luftfahrt e.V.



Hace muchos años se hicieron intentos parecidos. Uno de los que recuerdo era el I.A. 36 Cóndor. Este fue un proyecto de una aeronave de transporte de pasajeros diseñado en Argentina por la Fábrica Militar de Aviones a principios de los años 1950. El proyecto fue cancelado.



2 comentarios:

  1. En el desarrollo de los BWB o aviones de fuselaje integrado se están estudiando estas tecnologías. Personalmente creo que será el futuro de la aviación de transporte tanto civil como militar.

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    1. Ya llevan mucho tiempo intentando hacer viable esta idea. Seguramente te acordarás del famoso proyecto argentino IA36 Condor.

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