Con ASCEND Airbus explora la propulsión eléctrica criogénica

El poder gemelo de la criogenia y la superconductividad en la aviación

Infografía del sistema ASCEND. Airbus.

Uno de los principales desafíos para ampliar la propulsión eléctrica en aviones de gran porte es la relación peso/potencia. Lo que sucede es simple: los sistemas eléctricos son demasiado pesados como para producir la energía necesaria para el vuelo de una aeronave comercial rentable. Sin embargo, la relación entre las tecnologías superconductoras que utilizan temperaturas adecuadas parecen abrir un panorama muy prometedor para resolver el enigma técnico que implica aumentar la densidad de potencia en la cadena de propulsión sin penalizar con peso el sistema.

El programa sobre el que trabaja Airbus hoy, denominado ASCEND (Demostrador de Tren de Potencia Experimental Criogénico y Superconductor Avanzado, por su sigla en inglés), tiene como objetivo demostrar que un sistema de propulsión eléctrico o híbrido-eléctrico combinando tecnologías criogénicas (hidrógeno líquido a temperatura de -253º C) y superconductoras, pueden ser entre 2 y 3 veces más liviano que un sistema convencional.

Haciendo un poco de historia de la ciencia, hay que remontarse a 1911, para encontrar al físico holandés Heike Kamerlingh Onnes quien se formuló una trascendental y revolucionaria pregunta: ¿qué sucede con la conductividad eléctrica de los metales puros a temperaturas muy bajas? Para responder el interrogante, el científico realizó un significativo, experimento, sumergió en helio líquido un cable hecho de mercurio sólido que conducía electricidad, lo que lo llevó a descubrir que la resistencia eléctrica del cable desaparecía por completo a -268,95 ° C. El experimento llevó a Kamerlingh Onnes a establecer que el fenómeno implicaba una “superconectividad” y así llamó al fenómeno que, en pocas palabras, describía la capacidad de ciertos materiales para generar fuertes campos magnéticos y conducir corrientes eléctricas muy altas a muy bajas temperaturas eliminando prácticamente la resistencia. El descubrimiento fue tan innovador que le valió al científico el Premio Nobel de Física de 1913.

Hoy en día, la aplicación del principio de superconductividad se utiliza en cables de transmisión de electricidad que alimentan equipos de resonancia magnética (MRI) y resonancia magnética nuclear (NMR), aceleradores de partículas, dispositivos de fusión magnética y algunos motores y generadores eléctricos y, tal vez, en un futuro cercano motores de aeronaves. No obstante, la promisoria posibilidad de la aplicación de superconductividad en la industria aeroespacial aún no se han explorado por completo, es por eso que Airbus busca explorar ese fértil terreno con el proyecto Airbus UpNext y el demostrador terrestre ASCEND.

En los planes de Airbus por reducir las emisiones y hacer más eficientes la propulsión en la aviación, el principio de “conductividad” que se explorará a través de ASCEND, podría ser el camino para ensayar materiales que a bajísimas temperaturas criogénicas optimicen el rendimiento de los sistemas de propulsión eléctrica aplicables a las aeronaves de gran porte. La viabilidad de esta prometedora tecnología podría dar forma a la arquitectura de propulsión de baja o nulas emisiones del futuro. En otras palabras, ASCEND ensayará arquitecturas eléctricas desde varios cientos de kilovatios hasta aplicaciones de megavatios, con y sin hidrógeno líquido a bordo, con el objeto de reducir a la mitad el peso y volumen de los componentes de un sistema de propulsión eléctrica eficiente y sin pérdidas de energía a las veces que la complejidad de la instalación de los sistemas se simplifique.

El demostrador de Airbus se construirá durante los próximos tres años en su E-Aircraft System House. Las soluciones que podrían adaptarse a los motores turbohélice, turbofan y de hélice híbrida se probarán y evaluarán a finales de 2023, lo cual permitirá tomar decisiones respecto del tipo de arquitectura del sistema de propulsión que podrían tener las futuras aeronaves amigables con el medioambiente. Mientras tanto, se espera que ASCEND permita implementar mejoras en el rendimiento de los sistemas de propulsión existentes y futuros en toda la cartera de productos de del fabricante europeo, incluidos los helicópteros, eVTOL y los aviones regionales y de pasillo único.

El demostrador es parte de Airbus UpNext, una subsidiaria de Airbus creada para dar a las futuras tecnologías un impulso que ayude a evaluar, madurar y validar nuevos productos y servicios basados en tecnologías disruptivas.

 

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Fuente: Airbus.

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