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Entrevista: Mark Scully de ATI sobre las innovaciones en la propulsión de la aviación
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Como parte de una serie de artículos que exploran las tecnologías de propulsión que darán forma al futuro de los sectores clave del transporte, el ingeniero habló con Mark Scully, jefe de tecnología, sistemas avanzados y propulsión del Instituto de Tecnología Aeroespacial, sobre las innovaciones que impulsarán al sector de la aviación hacia el cero neto.
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¿Qué innovaciones y tecnologías de propulsión ayudarán a impulsar a su sector hacia el cero neto?
El enfoque de la ATI en la sostenibilidad abarca los vehículos aéreos, las operaciones de vuelo, la fabricación, las operaciones en tierra, el apoyo a lo largo de la vida y las fuentes de energía de bajo impacto de carbono. Específicamente, para la propulsión necesitamos buscar fuentes alternativas de energía/energía para lograr la transición a la red cero.
No se trata de un caso de "talla única". Las tecnologías que estamos apoyando incluyen baterías para aeronaves totalmente eléctricas de corto alcance; hidrógeno líquido y gaseoso para aeronaves con celdas de combustible de corto y largo alcance, híbridas, con turbinas de gas o con turbinas de gas; y combustibles alternativos sostenibles derivados de enfoques de biomasa a líquido o de potencia a líquido.
Las prioridades de los futuros sistemas de propulsión y potencia son aumentar la eficiencia de la propulsión y la energía, reducir las emisiones y disminuir los costos operacionales. Esto podría provenir de configuraciones que incluyan turboventiladores totalmente eléctricos, híbridos en serie y en paralelo, con engranajes (con opciones de ventiladores de paso variable y/o hibridación), y a largo plazo la introducción de propulsores de ventiladores eléctricos superconductores. Es importante que sigamos estimulando la innovación en toda la gama de configuraciones.
Describa brevemente algunas de las actividades clave de su organización en esta área
La ATI trabaja en estrecha colaboración con el sector en iniciativas de investigación para desarrollar estos futuros sistemas de propulsión y potencia. Alrededor de la mitad de la cartera de I+D de la ATI se centra en la propulsión futura, incluidos los principales programas de demostración. Ejemplos de ellos son ACCEL - dirigido por Rolls-Royce, con el fabricante de motores eléctricos y controladores YASA y la puesta en marcha de la aviación Electroflight, un proyecto para desarrollar la aeronave totalmente eléctrica más rápida del mundo; y el proyecto HyFlyer de ZeroAvia - un programa de investigación para desarrollar una solución de tren de potencia de emisión cero basada en el hidrógeno. El Reino Unido cuenta con una cadena de suministro y una red académica que son de clase mundial, y un papel clave del ATI es reunirlos.
¿Cuáles son los principales obstáculos y desafíos para los avances en esta esfera?
Existen varios retos técnicos para conseguir que la densidad de energía y potencia compita con los sistemas de propulsión de turbinas de gas convencionales que alcanzan densidades de potencia de alrededor de 10 kW/kg. Los elementos fundamentales de los futuros sistemas de propulsión son las máquinas eléctricas, la electrónica de potencia y las pilas de combustible, y las actuales densidades de potencia de cada uno de ellos son del orden de 5 kW/kg y sólo 3 kW/kg para las pilas de combustible. Por lo tanto, se necesitarán más innovaciones para ofrecer una propulsión competitiva en el futuro. Además, se necesita una red nacional de infraestructura de investigación para desarrollar esos futuros sistemas de propulsión a fin de que representen desafíos de integración de subsistemas, sistemas de propulsión y aeronaves en entornos aeroespaciales representativos. La ATI está dirigiendo el sector para definir las prioridades de estas nuevas capacidades de infraestructura de investigación.
Los elementos clave para los futuros sistemas de propulsión son las máquinas eléctricas, la electrónica de potencia y las células de combustible
En última instancia, se trata de un desafío mundial que requiere la cooperación internacional. Los primeros en actuar dictarán la dirección futura, las normas y reglamentos, etc. Queremos que el Reino Unido lidere esto, y por eso es importante apoyar a los que están innovando y liderando la carga.
¿Cuál es su visión del futuro a largo plazo de la propulsión en su sector?
La visión de ATI para la propulsión se centra en tres temas prioritarios: la introducción de grandes motores turbofan de ultra alta relación de derivación, sistemas de propulsión totalmente eléctricos de baterías y células de combustible, y sistemas de propulsión eléctrica híbrida. Estos elementos se establecen en la estrategia de tecnología aeroespacial de la ATI del Reino Unido, Accelerating Ambition, que tiene tres impulsores generales sobre la sostenibilidad, la movilidad y la competitividad. La visión estratégica de la ATI se apoya además en el Future Flight Challenge, financiado a través del Industrial Strategy Challenge Fund (ISCF), que examina más ampliamente el transporte y los servicios aéreos futuros como un sistema de sistemas, nuevos modelos de gestión del espacio aéreo y de regulación anticipada, novedosos demostradores de vehículos aéreos, sistemas de infraestructura en tierra, nuevos modelos operativos para usuarios y operadores comerciales de servicios aéreos, y la participación de las autoridades reguladoras críticas. Recientemente la ATI anunció el lanzamiento de la iniciativa FlyZero, que reunirá a 100 expertos para iniciar el trabajo en la tecnología de aeronaves de emisión cero en el Reino Unido. Esto se llevará a cabo como un programa de 12 meses centrado en los desafíos de diseño y las oportunidades de mercado.
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