Atmósfera verde

Silencio… ¿es el futuro del sonido de los vuelos?

¿El futuro de la aviación deparará aviones sin emisiones de gases de efecto invernadero o contaminación acústica?

Se prevé que el número de aviones que volarán en los siguientes diez años se duplique. Solo en la India, se planea la construcción de 200 nuevos aeropuertos en los próximos veinte años. Con este tipo de desarrollo, el sector tiene mucho trabajo por delante, especialmente en lo que se refiere a los objetivos de las emisiones, a la hora de crear aviones más limpios. Actualmente se centra en varias áreas, entre las que se incluye combustibles más limpios, aviones más ligeros (mediante el uso de materiales compuestos de fibra de carbono), motores más eficientes y una mejor gestión del tráfico aéreo. Si se tienen en cuenta todos estos factores a la vez, las emisiones podrán mantenerse dentro de los objetivos establecidos por el sector y los organismos reguladores.

El vídeo, el artículo y la infografía que aparecen a continuación explorarán el futuro del sector aeroespacial. ¿Podremos disfrutar de cielos más limpios con aviones de cero emisiones? ¿Qué se necesita para introducir los proyectos de aviación ecológicos a escala comercial? ¿Cómo puede la plataforma 3DEXPERIENCE ayudar a las empresas que están creando estos nuevos aviones a reducir el tiempo necesario para diseñar, construir y certificar nuevos aviones?

¿Volaremos alguna vez en aviones que necesiten menos combustible?

Aunque nadie puede asegurar con total certeza cómo serán los aviones del futuro, lo que está claro es que serán mejores para el medioambiente.

André Borschberg se despierta de una siesta de 12 minutos. Su cuerpo le grita que necesita dormir más, pero la escalofriante atmósfera de -20°C le obliga a estar alerta. Unos 2 km debajo de él se encuentra el Pacífico; a su izquierda y a su derecha se ve el horizonte, amplificado por los entornos que le rodean. Durante seis días seguidos, en un espacio no superior a una cabina de teléfono, duerme, come, va al baño, practica yoga... y pilota un avión que no utiliza combustible.

El que anteriormente fuera piloto de combate, actualmente se turna con el aventurero suizo Bertrand Piccard para dar la vuelta al mundo en un avión impulsado solo por el sol.

Solar Impulse 2 (Si2) pesa lo mismo que un coche, pero tiene una envergadura superior a la de un Boeing 747. Se trata básicamente de un panel solar volador. La parte superior de las alas, el fuselaje y el estabilizador disponen de más de 17.000 células solares flexibles incrustadas que cargan las baterías para impulsar el avión.

Si todo va bien, el avión volverá a los Emiratos Árabes Unidos en julio de 2015, y los pilotos serán homenajeados por haber conseguido un nuevo récord mundial: la mayor distancia jamás recorrida por un avión impulsado por energía solar en la historia de la aviación. No hay duda de que el Solar Impulse será celebrado como una hazaña histórica de la ingeniería y la demostración de los logros de la humanidad, pero, ?la multitud que espera el último aterrizaje del avión será testigo del amanecer de una nueva era de la aviación basada en energías no contaminantes? ?Se tratará del mismo momento crucial en la historia de la aviación de la que fue testigo una multitud hace 88 años, cuando Charles Lindbergh aterrizó en París después de realizar solo un vuelo ininterrumpido, caluroso y delirante desde Nueva York?

El vuelo de Lindbergh supuso el inicio de los cambios que estaban por llegar en el desarrollo de aviones comerciales, pero incluso los pilotos de Si2 admiten la posibilidad de que jamás se produzca un vuelo a gran escala impulsado por energía solar.

En Chongqing (en el suroeste de China), Borschberg afirmó que "no la vemos [la fabricación de aviones impulsados por energía solar] necesariamente como una prioridad [medioambiental], porque el 3% de las emisiones de CO2 provienen del transporte aéreo y el 97% del [transporte por tierra y mar]".

Para Dimitri Mavris, profesor de ingeniería aeroespacial del Georgia Institute of Technology (Instituto de Tecnología de Georgia), ni siquiera se encuentra entre las prioridades. Cree que no es posible la sustitución total de los aviones a reacción de pasajeros actuales por aviones alternativos impulsados únicamente por energía solar. "Ni las tecnologías de baterías futurísticas ni las células solares con un 100% de eficacia se acercan siquiera a la energía que se necesitaría para impulsar un avión a reacción para pasajeros tradicional actual", afirma.

Mavris opina que, si se pretende conseguir una aviación solar, lo que habría que cambiar es la forma en que vuelvan los aviones. "Los aviones tendrían que volar mucho más bajo y ser de gran tamaño, pero cargar relativamente poco peso", indica, "y esto ya lo hace el avión eléctrico experimental actual". Es más, dadas las expectativas de los pasajeros respecto al precio y el tiempo de vuelo, dice que esto no parece viable.

Por lo tanto, ¿qué aviones se vislumbran que utilicen menos combustible o nada en absoluto, pero que puedan ser viables comercialmente?

Un pequeño paso

A largo plazo, muchos fabricantes de aviones buscan crear un avión que sea eléctrico e híbrido; este último podría reducir las emisiones de combustible en un 70%.

Airbus, por ejemplo, está trabajando en la creación de un avión eléctrico llamado E-Fan. La empresa espera que el E-Fan 2.0 ("el primer avión completamente eléctrico y certificado") comience a fabricarse en 2017. Pero se trata de un avión con solo dos plazas que solo podrá permanecer en el aire durante una hora y cuarto antes de que sus baterías de polímero de litio necesiten una recarga. Ni siquiera está pensado para introducirse como opción para la aviación ligera comercial. La idea es aprender a implantar un proceso de ampliación: es decir, crear una versión más reducida de lo que un día será el avión del mañana.

Cada versión del E-Fan es un paso adelante hacia la construcción del E-Thrust, un avión regional híbrido que solo utilizará electricidad para propulsarse. El avión será un modelo híbrido porque seguirá necesitando combustible de aviones a reacción para que la unidad de energía pueda recargar las baterías a la altitud de crucero.

A pesar de todo, tendrá que esperar varias décadas antes de ver un E-Thrust, o un avión similar, en su aeropuerto local. "La dificultad a la que se enfrentan muchos de estos aviones es la certificación", indica Jeff Smith, director de Ideas Lab del Sector Aeroespacial y de Defensa del líder de software global, Dassault Systèmes.

"Una vez que se pasa de algo que es experimental, como el Si2, a una aplicación comercial, donde hablamos de docenas o cientos de pasajeros, la cosa cambia".

Para Michel Tellier, Vicepresidente del Sector Aeroespacial y de Defensa de Dassault Systèmes, la solución se encuentra en la simulación. "Cuanto más precisa y completa sea la simulación de los nuevos conceptos y tecnologías, más rápidamente podremos introducirlos en el mundo real.

Como partner de software de las compañías aéreas, hemos creado nuestra plataforma 3DEXPERIENCE para simular todo, desde nuevas nanoestructuras y sistemas complejos hasta un avión completo. Esta capacidad reduce radicalmente el tiempo necesario para conceptualizar, diseñar, fabricar y certificar un nuevo avión

Michel Tellier Vicepresidente del Sector Aeroespacial y de Defensa de Dassault Systèmes

Aumento de la ligereza

El software de la empresa también puede ayudar a los fabricantes de aviones a desarrollar y certificar rápidamente la próxima generación de materiales robustos y ligeros.

A lo largo de los años, los fabricantes de aviones han sustituido las piezas de aluminio con materiales compuestos (plástico reforzado con fibra de carbono) para conseguir que los aviones sean más ligeros y, por lo tanto, más eficaces en el consumo de combustible. Los aviones modernos contienen un 50% de materiales compuestos, pero "aún hay cabida para más mejoras", indica Smith.

Dassault Systèmes simuló diferentes materiales para Si2 con el fin de que se adaptara a los estrictos criterios de peso del avión. Finalmente, el equipo simuló un modelo basado principalmente en materiales compuestos de fibra de carbono, que fue el que se utilizó finalmente. El avión debía ser lo más ligero posible pero capaz de impulsar la aeronave a una velocidad de crucero de 90 km/h.

Los investigadores de la Universidad Stanford descubrieron que si a los aviones se les permitiera volar en formación, como las aves migratorias, podrían reducir el uso de combustible en un 12 %, incluso con una separación de 3 a 8 km entre los aviones en formación

Los pájaros tienen mucho que enseñarnos

Sin entrar en el mundo de la alta tecnología, una de las formas más sencillas de disminuir el uso de combustible consiste en mejorar la gestión del tráfico aéreo. Según Borschberg, unos sistemas de gestión del tráfico aéreo mejores permitirían a los aviones aterrizar, realizar el rodaje de forma más rápida y tomar rutas más directas.

Los investigadores de la Universidad de Stanford descubrieron que si a los aviones se les permitiera volar en formación, como las aves migratorias, podrían reducir el uso de combustible en un 12 %, incluso con una separación de 3 a 8 km (de 2 a 5 millas) entre los aviones en formación. El motivo es que, cuando los aviones vuelan, las alas crean vórtices que dibujan una trayectoria detrás de las alas. Así, un avión que vuele por encima de ellos podría aprovechar dichos vórtices, que ayudan al avión a elevarse y a reducir el consumo de combustible.

Borschberg cree que, algún día, los aviones volarán en formación sin la necesidad de que los sistemas de gestión del tráfico aéreo los coordinen desde tierra. "Los aviones hablarán entre ellos y coordinarán sus rutas de vuelo entre ellos", afirma. "Y creo que seremos testigos de esto en los próximos sesenta años". Pero ni siquiera él puede saber con exactitud el aspecto que tendrá el avión del futuro. "Si observamos los aviones diseñados por los hermanos Wright o Charles Lindbergh, era difícil creer que veríamos volar a los aviones 747".

Tellier considera que los aviones del futuro serán más bien ordenadores voladores: "Cuando imaginamos los posibles aspectos que adoptarán, las aeronaves del futuro serán más sencillas en lo que se refiere a la arquitectura, pero mucho más sofisticadas en lo que respecta a los sistemas y las tecnologías que utilizarán. Serán más eficaces e inteligentes que la generación de aviones actual. Una buena metáfora para entender este potencial consiste en observar cómo han evolucionado los teléfonos móviles durante los últimos 20 años y reconocer que los aviones seguirán probablemente una transformación similar".

Una cosa es indudable, ya sea por el uso de materiales más ligeros y sistemas, baterías o nuevas formaciones de vuelo más complejas, no hay duda que dentro de 60 años estaremos viajando en aviones más limpios que utilizarán mucho menos combustible... si es que lo usan.

¿Qué otros aviones se ven en el horizonte?

Cambios en el perfil

Existen numerosos estudios que investigan las eficiencias adicionales que se podría obtener al cambiar a un perfil completamente diferente. Pero los aviones con perfiles no convencionales que no se ajustan a la infraestructura del aeropuerto existente deberán enfrentarse a muchos obstáculos para introducirse, porque requerirá cambios en las grandes inversiones.

Hidrógeno

Los aviones con este combustible pesado requerirán nuevos motores y armazones, y probablemente no verán la luz hasta pasadas varias décadas. No obstante, para entonces habremos visto algo parecido al avión Zero Emission High Supersonic Transport (ZEHST), fabricado por Airbus Group (anteriormente EADS), la empresa matriz de Airbus. El avión a reacción impulsado por hidrógeno puede volar alcanzando velocidades hipersónicas.

Fabricado a partir de plantas

Sean cuales sean los diseños de aviones que nos esperan en el futuro, y sea cual sea la formación en la que volarán, muchos expertos en aviación prevén que el combustible líquido siga siendo el favorito durante muchos años venideros. Con este factor en mente, algunas aerolíneas apuestan por los biocombustibles. Recientemente, The Boeing Company y su partner South African Airways (SAA) se comprometieron a utilizar biocombustible basado en plantas de tabaco. El aceite de las semillas de la planta se convertirá en combustible para aviones a reacción en 2015, y la SAA realizará antes un vuelo de prueba.

De los aviones híbridos a los aviones impulsados por hidrógeno… 100 años de vuelos más ecológicos

En abril de 1979, despegaba el primer avión tripulado por una persona e impulsado por energía solar que realizó un viaje de 3 minutos: alcanzó una altura de 12 m y recorrió 0,8 km. El piloto y creador del avión, Larry Mauro, comunicó poco después a la prensa que deseaba mejorar este modelo para que, algún día, los aviones "despegaran y volaran regularmente durante todo el día, únicamente impulsados con la electricidad generada por la energía solar que producimos mientras volamos".

Tan solo 35 años después, en la mañana del lunes 9 de marzo de 2015, Solar Impulse 2 (Si2) estaría a punto de convertirse en el primer avión que intentaría dar la vuelta al mundo, utilizando solo los rayos del sol.

Pero, ¿son los aviones impulsados por energía solar el futuro de la aviación, como Mauro vaticinó? Los expertos en aviación afirman que es muy improbable que nuestra generación embarque en aviones impulsados por energía solar. Por lo tanto, si no es la energía solar, ¿cuál es el futuro de la aviación? Siga leyendo para descubrirlo…

NOTA: El vídeo, la infografía y el artículo se publicaron por primera vez como publirreportaje en bbc.com del 27 de junio de 2014 al 5 de septiembre de 2014. Los creó el equipo de BBC Advertising Commercial Production en colaboración con Dassault Systèmes.

Imagen
Progress Eagle - Oscar Viñals
Solarimpluse.com