El innovador motor híbrido de la NASA

Recreación de un avión con las últimas novedades de la NASA NASA / Boeing

DEFENSA Y ESPACIO

El innovador motor híbrido de la NASA que va a cambiar la aviación: así se van a conseguir vuelos mucho más baratos

La Agencia Espacial estadounidense se ha aliado con GE Aerospace para el desarrollo de un nuevo propulsor más eficiente que los actuales.29 mayo, 2024 

Además del lanzamiento de cohetes rumbo a la Luna o viajes de sondas a los confines del universo, la NASA es una de las instituciones de investigación aeronáutica más importantes del mundo. De sus programas científicos han salido varias tecnologías que luego se han aplicado a la aviación comercial y ya son un estándar en la industria. Por ejemplo, la característica forma de las puntas alares presente en algunos aviones, denominados winglets, que reducen el consumo.

En la actualidad, la Administración Espacial estadounidense se encuentra inmersa en varios desarrollos que pretenden mejorar aspectos tan importantes como los motores. "La NASA, junto con la industria, pronto comenzará a diseñar un nuevo concepto de motor a reacción para la próxima generación de aviones de pasajeros ultraeficientes".

"Como parte del objetivo de la NASA de hacer que la industria de la aviación sea más sostenible, la agencia está desarrollando un pequeño núcleo para un motor turbofán híbrido-eléctrico", aseguran. Uno con el que podrían reducir el consumo de combustible en un 10% si se compara con los propulsores más modernos de la industria.

Motor de avión híbrido NASA

El núcleo de un motor a reacción es donde el aire previamente comprimido por las primeras etapas del propulsor se combina con el combustible y se enciende para generar energía. La NASA quiere que estos núcleos sean más pequeños para que mejore la eficiencia de la reacción de combustión y, con ella, la reducción de las emisiones como el carbono.

El objetivo del proyecto es demostrar que este núcleo compacto y la tecnología están listos para su adopción en los motores que moverán los aviones de la próxima generación, prevista para la próxima década. La primera fase, que se está finalizando, se ha centrado en seleccionar las tecnologías de componentes que se utilizarán en el demostrador tecnológico principal.

Por su parte, en la segunda fase que comienza ahora los investigadores diseñarán, construirán y probarán un núcleo compacto en colaboración con la compañía GE Aerospace, filial de la estadounidense General Electric. Esta etapa probará la tecnología para que "pueda pasar a la industria", ha declarado Anthony Nerone, director del programa HyTEC donde se encuadra este proyecto.

Antes de que los investigadores pudieran comenzar el proceso de diseño y construcción, explican desde la NASA, tuvieron que explorar nuevos materiales innovadores para usar en el motor. Nerone explica que comenzaron el proyecto con ciertos objetivos técnicos y métricas que marcaban el éxito y, hasta ahora, "no hemos tenido que cambiar el rumbo de ninguno de ellos".

Para reducir el tamaño del núcleo y al mismo tiempo mantener el nivel de empuje, el calor y la presión deben aumentar en comparación con los motores a reacción que se utilizan en la actualidad. Esto ha llevado a que los ingenieros de la NASA apuesten por materiales más resistentes y duraderos que puedan soportar este extra de exigencia mecánica y térmica.

"La segunda fase es muy compleja, no es sólo una demostración del núcleo", señala Nerone. "Lo que estamos creando nunca se ha hecho antes e implica la unión de muchas tecnologías diferentes para formar un nuevo tipo de motor". Todas estas novedades permiten una tasa de derivación y de hibridación mucho más alta. Además de mayor compatibilidad con combustible de aviación sostenible.

Pruebas de la primera fase de investigación de HyTEC NASA

La tasa de derivación —conocida en inglés como byspass ratio— describe la relación entre la cantidad de aire que fluye a través del núcleo del motor en comparación con la cantidad de aire que fluye a su alrededor. El nuevo concepto de motor disminuye el tamaño del núcleo y al mismo tiempo aumenta el tamaño del turbofan que lo impulsa, el que realmente proporciona empuje a la aeronave a reacción. Todo ello manteniendo la misma potencia, lo que permite utilizar menos combustible y reducir emisiones.

"GE Aerospace y la NASA tienen una larga historia de colaboración para avanzar en las últimas tecnologías de aviación", ha declarado Kathleen Mondino, quien ayuda a liderar las tecnologías del programa en la parte de GE. "El programa HyTEC se basa en esta relación para ayudar a trazar el futuro de vuelos más sostenibles".

Otra parte importante del programa es la que ostenta la hibridación. La capacidad híbrida-eléctrica de HyTEC "significa que el núcleo también se verá aumentado con energía eléctrica para reducir aún más el uso de combustible" y las emisiones. "Este motor será el primer híbrido ligero y, con suerte, el primer motor de producción para aviones de pasajeros" de este tipo.

La NASA no aporta más detalles sobre el aspecto puramente eléctrico del propulsor, aunque existen algunas compañías en el mundo que ya están explorando ideas similares, principalmente empleando hidrógeno como combustible. A falta de conocer más detalles sobre el ahorro una vez integrado en una aeronave, la reducción del consumo —la partida de gasto más abultada de una aerolínea— puede traducirse en una disminución de los costes de operación.

Avión con remolque

La idea de aviones cargueros remolcados por otros no es realmente una idea nueva. Tal y como recoge New Atlas, ya en la Segunda Guerra Mundial se llenaban —tanto de tropas como de equipo y material— planeadores rumbo a las zonas de combate. Una vez llegaban a un punto establecido, se realizaba la suelta de la eslinga para efectuar un aterrizaje sin motor.

La compañía, con sede en Texas, lo denomina Aerocarts —Aerocarros, en español— y serán simples plataformas de carga equipadas con lo mínimo necesario para incorporar el sistema de vuelo autónomo. En cuanto a la operativa que plantean, Aerolane indica que despegarán de un aeródromo de la misma forma que lo hacen los aviones a motor tirando de los veleros de recreo.

Representación de avión remolcando a un planeador Aerocart Aerolane

Durante todo el proceso de crucero permanecerán unidos y el planeador utilizará la estela dejada por el avión líder a efectos de rebufo y ofrecer menos resistencia aerodinámica. A partir de este punto, la compañía texana deja abiertas dos posibilidades: la primera es que ambas aeronaves permanezcan unidas durante toda la maniobra y la segunda pasa por programar una suelta cuando el planeador todavía se encuentra en el aire.

Una de las incógnitas que Aerolane no menciona es el diseño de los motores del avión líder del grupo, principalmente en la maniobra de despegue donde a los propulsores se les exige más. Dependiendo del peso y de las condiciones meteorológicas —como el calor y la humedad— y la ubicación geográfica —principalmente la altitud respecto al nivel del mar— muchos aviones ya despegan al límite de sus capacidades en algunas circunstancias. Por lo que podrían quedarse por debajo del umbral permitido al arrastrar una aeronave extra.