La NASA busca construir el Prius de los aviones comerciales

Si los coches híbridos pueden reducir las emisiones de CO2 en la carretera, ¿pueden los aviones híbridos-eléctricos hacer lo mismo en el aire? La NASA está explorando esa posibilidad y esta semana anunció dos contratos con la empresa emergente de aviación Electra.

La empresa afirma que puede cumplir el objetivo de la NASA de reducir el uso de combustible de los aviones de pasajeros entre 60% y 80% para 2035 con un diseño híbrido que cuenta con generadores que alimentan motores para impulsar una gran cantidad de hélices. Si bien esto puede parecer una forma complicada de propulsar un avión de pasajeros, la empresa afirma que, en última instancia, requiere mucho menos combustible que un avión tradicional.

Electra ya está volando un avión de prueba de dos asientos con este tipo de sistema y estrenará un avión de nueve asientos con una autonomía de 600 km esta semana. Ahora se está asociando con American Airlines, Honeywell, Lockheed Martin, el MIT y la Universidad de Michigan para guiar el diseño y ampliar la tecnología a los aviones de pasajeros.

Las subvenciones de Electra, por un total de unos 3.5 millones de dólares (mdd), forman parte de los 11.5 mdd que cuatro empresas y una universidad recibirán para la primera fase de su programa Advanced Aircraft for Sustainable Aviation (AACES) 2050. Anunciado por primera vez en agosto de 2023, el programa AACES desafía a las empresas a proponer conceptos de aeronaves que puedan ayudar a reducir a cero las emisiones de los aviones de pasajeros y de carga para 2050.

La industria de la aviación ha promocionado durante mucho tiempo los combustibles de cero emisiones (por ejemplo, el combustible para aviones fabricado a partir de biomasa o el hidrógeno producido con electricidad verde) como la solución climática definitiva. Es más fácil producir suficiente cantidad de estos combustibles si los nuevos aviones necesitan mucha menos cantidad de ellos; de ahí el desafío de la NASA a Electra y a los otros ganadores de desarrollar diseños radicalmente más eficientes.

El caso de los aviones eléctricos

Varias empresas están desarrollando aviones eléctricos, pero la mayoría son para servicios de taxi aéreo de corto alcance. Por ejemplo, Joby Aviation, que cuenta con el respaldo de Toyota, promete poner en servicio un avión de cuatro pasajeros en 2025. El avión de Joby, que funciona al 100% con baterías pesadas y que tiene una energía por libra equivalente a la del combustible para aviones, puede volar 160 kilómetros por carga.

Electra se destaca como una de las pocas empresas, junto con Heart Aerospace de Suecia y Ampaire y Whisper Aero de Estados Unidos, que prueba diferentes conceptos híbridos para ampliar drásticamente el alcance (la NASA también ha estado probando tecnología híbrida con otras empresas). El concepto inicial de Electra y sus aliados para la NASA es un avión de pasajeros de 114 asientos que puede volar casi 5,300 kilómetros, dice el vicepresidente y gerente general de Electra, JP Stewart. Pero dice que la tecnología puede escalar al objetivo más grande de la NASA: transportar a unas 300 personas hasta unos 13,800 kilómetros.

La versión de Electra de la tecnología híbrida se llama “híbrido en serie”. En un avión tradicional, cada hélice (o motor a reacción) requiere una turbina grande y costosa que quema combustible para aviones. Al usar turbinas para alimentar generadores, Electra puede hacer funcionar más hélices utilizando motores eléctricos livianos.

El boceto inicial de Electra tiene cinco hélices en cada ala (más tres en la cola), lo que, según la compañía, puede mejorar el flujo de aire y aumentar la capacidad del ala para elevar el avión, tecnología que ya está funcionando en su prototipo de dos asientos. Para su propuesta de la NASA, Electra imagina un avión de pasajeros que usa esta tecnología híbrida y un nuevo diseño del fuselaje (el tubo que transporta pasajeros) para despegar con alas más pequeñas, lo que producirá menos resistencia y ahorrará combustible en vuelo.

Otro beneficio de conectar una turbina a un generador, dice Stewart, es que la turbina puede funcionar a su velocidad más eficiente durante todo el vuelo. Los motores de los aviones tienen que ser muy flexibles, acelerándolos en el despegue y el aterrizaje y funcionando con menos intensidad cuando el avión está volando en el aire. Las turbinas que impulsan las hélices directamente no tienen la flexibilidad para realizar ambas tareas de manera eficiente; Los motores eléctricos sí lo hacen. Por último, al añadir baterías a la mezcla, el avión puede utilizar una turbina más pequeña que necesita producir la potencia suficiente para navegar, dice Electra. Para el despegue y el aterrizaje, los paquetes de baterías se suman para proporcionar la potencia adicional solo cuando es necesaria.

La NASA tiene otros proyectos de aviones eléctricos en puerta

El concepto de Electra es solo una de las varias ideas a las que la NASA ha dado luz verde.

Otro ganador del contrato, JetZero, ha propuesto un concepto de “cuerpo de ala combinada” propulsado por hidrógeno líquido para un avión de pasajeros o de carga que abandona el diseño tradicional de un tubo de metal con alas y cola. En cambio, tiene una forma triangular sin cola que se parece un poco a un bombardero furtivo B2 y promete un importante ahorro de combustible.

Otros ganadores incluyen el Instituto de Tecnología de Georgia, Pratt & Whitney (parte del conglomerado RTX) y Aurora Flight Sciences, propiedad de Boeing, que están trabajando en varias tecnologías de motor y carrocería. (El fundador de Aurora, John Langford, fundó Electra en 2020).

La tarea ahora para Electra, JetZero y otros ganadores es producir un diseño final de avión en 18 meses. Poner aviones reales en el aire llevará muchos años más.