I+D para reducir el impacto del transporte aéreo en el medio ambiente

La iniciativa público-privada del 7º Programa Marco de I+D de la UE, Clean Sky, tuvo como objetivo desarrollar nuevas tecnologías para aeronaves más respetuosas con el medio ambiente, tomando todas las medidas necesarias para reducir el impacto del transporte aéreo. Esto implica integrar, demostrar y validar tecnologías capaces de reducir las emisiones de CO2, NOx y ruido entre un 20 y un 30% en comparación con las aeronaves de referencia de 2010.

Clean Sky 2 (CS2), el programa sucesor dentro de H2020, ha tenido un objetivo adicional a los del Clean Sky original: desarrollar tecnologías para una industria y una cadena de suministro de aviación europeas fuertes y competitivas a nivel mundial. Aernnova ha sido socio de Clean Sky y CS2, recibiendo financiación de la Comisión Europea como parte del programa marco europeo de I+D.

Aernnova, en los últimos doce años, dentro de los programas Clean Sky y CS2, ha participado en el desarrollo, diseño, fabricación y validación de perfiles alares laminares, tanto en formas naturales como híbridas controladas.

Para Aernnova, esto ha supuesto un reto tecnológico y un paso más en su compromiso por desempeñar un papel protagonista hacia una industria aeronáutica competitiva y de bajas emisiones. El desarrollo tecnológico y la innovación son los vectores estratégicos de Aernnova para alcanzar estos objetivos.

Clean Sky desarrolló el proyecto BLADE ("Breakthrough Laminar Aircraft Demonstrator Europe"), en el que se diseñaron, fabricaron y ensamblaron dos alas laminares con arquitecturas disruptivas para realizar pruebas de vuelo en un A340. Esto supuso un hito tecnológico en términos de ingeniería de producto y montaje, gestionando tolerancias con un criterio mucho más exigente que el estado del arte actual.

A340 msn 1 utilizado como banco de pruebas en vuelo, con semialas laminares naturales

El mes pasado concluyó el WP 141 HLFC HTP, dentro de la Plataforma 1 de Clean Sky 2 LPA ("Large Passenger Aircraft"). Su objetivo era el desarrollo del proceso de fabricación completo de un borde de ataque laminar híbrido aplicado a un estabilizador horizontal típico de una plataforma de "largo alcance" o "fuselaje ancho". Esto se logró mediante la aplicación integradora de tecnologías como la microperforación o la mejora de la adhesión en materiales híbridos mediante texturizado láser, constituyendo así el Demostrador 4, DEMO D04.

Placa exterior de titanio microperforada mediante tecnología láser. Diámetro de entrada de 60 micras y diámetro de salida de 60 micras. Espaciado entre microperforaciones de 0,4 a 0,8 mm.

Aernnova ha participado junto con Airbus y los principales centros tecnológicos europeos: DLR y Fraunhofer IFam, ambos alemanes y de prestigio mundial.

Un gran campo de investigación y desarrollo para el futuro de la eco-aviación es el de la eficiencia aerodinámica, donde la unión de la laminaridad y la aplicación real del control de flujo laminar a nivel de operador es clave.

El reto en el que colaboramos es el desarrollo de un sistema integrado que pueda incorporarse en un futuro próximo y ofrecer el beneficio prometido al operador y al medio ambiente. En nuestro proyecto, hemos concluido la reducción de la resistencia aerodinámica de un estabilizador horizontal con un perfil no diseñado específicamente para esta aplicación, en el rango del 0,5%, lo que equivale a un ahorro de 300 kg de combustible por vuelo en una misión típica. La aplicación en el ala con perfiles de diseño laminar anticipa reducciones del 8%, lo que supone 5 toneladas de combustible en una misión típica de una aeronave de largo alcance.

Valores estimados de reducción de resistencia, consumo de combustible y emisiones de CO2 y NOx a la atmósfera para la aplicación de HLFC en alas.

En el marco de este programa, se han desarrollado, madurado e integrado diferentes tecnologías. Por mencionar las más relevantes, en el campo de la fabricación "One Shot", fuera de autoclave, de estructuras complejas de composite, la predicción previa del retorno elástico (spring back), las calidades finales y el consumo energético, gracias al uso de modelos digitales predictivos que se han correlacionado con los demostradores. Además, se han desarrollado tecnologías para la fabricación de pieles microperforadas mediante tecnología láser con el fin de poder succionar la capa límite del perfil alar. Se han desarrollado nuevos métodos para obtener parámetros de fractura en uniones disimilares (metal/composite), con técnicas innovadoras de tratamiento superficial para obtener una unión óptima y duradera. También se han desarrollado diferentes configuraciones y soluciones para las uniones del borde de ataque y la caja del ala que mantienen el flujo laminar mediante tolerancias de fabricación ajustadas y que, al mismo tiempo, son desmontables en campo.

Segmento 4 del borde de ataque laminar híbrido. Estructura interna de carbono fabricada en "One Shot" (RTM) con superficie corrugada para la formación de cámaras. Chapa de titanio microperforada unida mediante adhesivo secundario.

Modelo digital del proceso de fabricación de todo el sistema RTM, que muestra reducciones potenciales en el consumo de electricidad en la fase de curado de casi el 30%.

En los procesos de montaje desde el borde de ataque hasta el resto de la caja de torsión, se han obtenido buenos resultados en cuanto a las tolerancias admitidas que permiten la laminaridad.

El nivel de madurez tecnológica alcanzado al finalizar el programa fue TRL5 para el sistema en su conjunto, aunque algunas de las tecnologías han alcanzado el TRL6, lo que significa que están listas para ofrecerse comercialmente en programas de clientes.