La industria de la aviación está buscando integrar de manera eficiente la electrificación a sus sistemas de propulsión. El uso de varios motores es una estrategia común que se está aplicando en múltiples propuestas de aviones eléctricos VTOL de despegue y aterrizaje vertical. De esta forma se reduce el déficit de eficiencia de los helicópteros proporcionando redundancia y estabilidad. Sin embargo, el término propulsión distribuida (Distributed Propulsion-DP) se refiere a una nueva forma de ala que combina la aerodinámica con el empuje y las cero emisiones. Algunas propuestas de aviones eléctricos ya emplean esta tecnología porque los beneficios se multiplican entre sí.
Los aviones DP incorporan más de cuatro hélices montadas sobre sus alas fijas e incluso, a veces, a lo largo del plano de cola. Esta solución, es ahora factible, fiable y asequible gracias a la electrificación de los propulsores, lo que no sucedía con las turbinas a reacción o los motores de combustión con pistones.
Principio físico
El principio físico que añade eficiencia a esta configuración de motores se basa en que la estela que cada hélice deja tras de sí acelera el aire y genera empuje sobre el ala que se transforma en sustentación. Las nuevas unidades de propulsión permiten una reducción del 10% en el tamaño del ala, que además puede ser más estrecha, lo que se traduce en un menor coste y en una importante reducción de peso.
Aura Aero Era, la versión moderna del Solar Impulse.
Los estudios realizados por el instituto aeroespacial DLR en Alemania muestran que las alas con seis o más hélices pueden incluso facilitar la reducción a la mitad de tamaño de la aleta caudal, lo que implica una mayor reducción de peso y resistencia. Además, se gana control en los despegues y los aterrizajes cortos. El resultado es una aeronave menos costosa con una mayor autonomía y seguridad gracias a la redundancia que ofrece multiplicar el número de motores.
La NASA recomienda que los aviones DP más grandes con múltiples propulsores utilicen solo los propulsores situados en la punta de las alas para lograr vuelos de crucero económicos. Estos deberían ser más grandes que el resto, para explotar los flujos de rotación o vórtices que se crean en el extremo de las alas.
Algunos ejemplos de aviones eléctricos DP
La primera gran misión realizada con un avión eléctrico de seis hélices que empleaba este tipo de propulsión fue el famoso proyecto germano suizo Solar Impulse. Hace cinco años, a grandes saltos, su piloto dio la vuelta al mundo empleando tan solo la energía solar que almacenaba en su batería y un sistema de motores eléctricos distribuidos que aprovechaban el principio DP. Un equivalente moderno de este proyecto acaba de ser anunciado en Francia. El Aura Aero Era es un avión eléctrico de 19 plazas destinado a vuelos regionales dotado de seis hélices, que tiene previsto su vuelo inaugural para 2024 y su entrada en servicio para 2026. Otro ejemplo es el Lange Research Antares 2, un avión de ala fija de seis hélices que utiliza pilas de combustible para generar su energía.
Lange Research Antares 2, propulsado por hidrógeno.
El avión eléctrico israelí alimentado por baterías Eviation Alice, con capacidad para nueve pasajeros, empleaba en sus prototipos un ala estrecha con dos motores en sus extremos, y una cola en 'V' en la que se incluía un tercer propulsor. Ahora el diseño de producción ha cambiado esta configuración para convertirse en un avión bimotor con los propulsores en la parte trasera.
Un caso extremo de microcontrol de la aerodinámica DP íntimamente integrado con el empuje es el que propone la alemana Lilium . Este eVTOL con 36 propulsores situados en unas alas de inclinación y un plano de cola también inclinable prescinde de las alas fijas convencionales y de la aleta de cola.
