Unas simulaciones aerodinámicas avanzadas liberan el potencial del nuevo helicóptero de alta velocidad «RACER»
El proceso de diseño del giroavión resulta complicado por muchos motivos: mejorar la capacidad de levantar la carga útil, reducir el consumo de combustible e incrementar la autonomía del vehículo. En el programa de investigación Clean Sky 2, los diseñadores de aeronaves están dando los últimos retoques a un nuevo diseño de helicóptero mixto que combina propulsión hacia delante con capacidad de elevación vertical. El demostrador del nuevo helicóptero salva la brecha entre los helicópteros tradicionales y los aviones de ala fija. Bautizado como demostrador de aeronave mixta de alas giratorias RACER, se trata de uno de los dos demostradores que se están desarrollando para la plataforma innovadora de demostración de aeronaves «Giroaviones Rápidos» de Clean Sky. La aeronave, que se ha optimizado para volar a una velocidad superior a los 400 kilómetros/hora (216 nudos), un 50 % más rápido que un helicóptero convencional, tiene como objetivo lograr una reducción de costes del 25 % por distancia recorrida. Además, mantendrá la agilidad y capacidad de sobrevolar de un helicóptero convencional.
Revelación de la aerodinámica de esta estructura compleja
La Unión Europea financió el proyecto PROPTER para abordar las interacciones aerodinámicas complejas que presenta el helicóptero combinado RACER con el fin de introducir un cambio de paradigma en la eficacia y la capacidad de velocidad del giroavión de próxima generación. PROPTER, un consorcio entre el Centro Aeroespacial de los Países Bajos (NLR) y la Universidad Técnica de Delft (TU Delft), ha llevado a cabo el proyecto en el marco definido por Airbus Helicopters. El helicóptero combinado cuenta con un gran número de superficies aerodinámicas que incluyen el rotor superior (como un helicóptero convencional), las alas de relación de aspecto baja y dos hélices instaladas en los extremos de las alas, y los estabilizadores. En conjunto, estas generan las fuerzas y los momentos necesarios para el vuelo, el sobrevuelo, la autorrotación y las maniobras. Las hélices (también llamadas rotores laterales) son impulsadas por los mismos motores turboeje que impulsan el rotor. «Es fundamental tener una comprensión profunda de los campos de flujo para el éxito del helicóptero combinado», destaca Bambang Soemarwoto, científico experimentado del NLR. A lo que añade: «Los campos de flujo interaccionales que se generan entre las hélices montadas en las alas, el rotor superior principal y el fuselaje deben cuantificarse con precisión, ya que pueden desviarse considerablemente de las características individuales de cada componente». PROPTER llevó a cabo simulaciones informáticas de alta fidelidad a gran escala aprovechando el software de dinámica de fluidos computacional más avanzado y las instalaciones de la agrupación de computación de alto rendimiento disponibles. El proyecto reveló más información sobre la física del flujo que interviene y proporcionó datos numéricos de gran fiabilidad mediante el uso de ENFLOW, un código de investigación desarrollado en el NLR en distintos programas de investigación europeos y nacionales. Además, PROPTER abordó el diseño de la hélice para reducir el consumo de combustible y, en última instancia, las emisiones de CO2 y NOx.
El extraordinario potencial del helicóptero combinado
«Para la aviación europea, este helicóptero puede conseguir que vuelos interurbanos como París-Londres o París-Bruselas duren menos de una hora, con la ventaja añadida del despegue y aterrizaje verticales para poder acceder a entornos urbanos incluso en superficies irregulares», señala Soemarwoto. Para los vuelos de emergencias médicas, esto significa que se podrá llegar más lejos y más rápido a las personas que lo necesitan, de forma que se ampliará el impacto de la misión de la «hora de oro». PROPTER estableció un conocimiento sólido sobre la aerodinámica compleja que rodea al helicóptero combinado para que pueda lograr esta capacidad versátil. La importancia de la labor de PROPTER se pone de manifiesto en el comentario de Jean-Michel Billig, el antiguo vicepresidente de Investigación y Desarrollo de Eurocopter: «Se han hecho volar varias aeronaves mixtas de alas giratorias desde los años cincuenta del siglo pasado, pero ninguna ha llegado al mercado. ¿Por qué no volver a intentarlo ahora? Las capacidades de computación y simulación actuales nos están ayudando mucho». Está previsto que el helicóptero combinado RACER surque los cielos en 2020.
Palabras clave
PROPTER, helicóptero combinado, giroavión, RACER, Centro Aeroespacial de los Países Bajos (NLR), dinámica de fluidos computacional, computación de alto rendimiento, aerogiro
