Nuevas herramientas aceleran el diseño de aviones más eficientes y silenciosas
Clean Sky 2 es el mayor programa de investigación para la aviación jamás puesto en marcha en Europa. Su objetivo es acelerar los avances tecnológicos y acortar el plazo de comercialización de tecnologías nuevas y más limpias probadas en demostradores a escala real, contribuyendo así de forma significativa a reducir la huella ambiental de la aviación. Los últimos avances técnicos se han centrado en lograr sistemas de transporte inteligentes, ecológicos e integrados para alcanzar los objetivos fijados por la Unión Europea de una reducción de las emisiones de CO2 del 75 % y del ruido del 65 %. Evaluar con mayor precisión el impacto ambiental de las tecnologías innovadoras de los motores pasa por integrarlas en conceptos de aeronaves. Sin embargo, el desarrollo de productos aeronáuticos es un proceso complejo, en el que intervienen requisitos y restricciones sobre todo el sistema del avión y sobre cada uno de sus componentes, incluidos los motores. «La integración de modelos de motor en los flujos de trabajo iterativos del diseño de aviones ha sido un obstáculo importante en el proceso de diseño eficiente y rentable para los fabricantes de aeronaves», señala Fabrizio Nicolosi, coordinador del proyecto ADORNO, financiado con fondos europeos.
Intensificación de la repercusión ambiental de los aviones
ADORNO se creó para proporcionar herramientas que permitan una estimación rápida y fiable de las emisiones contaminantes y acústicas de los aviones en las distintas fases de este cometido. El nuevo modelo de avión flexible ayuda a formular los requisitos de la plataforma del motor en cuanto a empuje y potencia de salida con diferentes ajustes de potencia y condiciones de vuelo. «Nuestro modelo de aeronave con una interfaz de motor integrada es crucial para ofrecer productos aeronáuticos innovadores y en constante evolución de una manera eficiente en cuanto a tiempo y costes, al facilitar la interacción entre los diseñadores de motores y de aviones», señala Mario Di Stasio, investigador que participa en ADORNO.
Equilibrio entre los diseños de aviones y de motores
Los fabricantes de motores se encargan de diseñar el motor y los diseñadores de fuselajes, como Boeing y Airbus, suelen adaptar el diseño del avión al motor. Existe una gran cantidad herramientas para el diseño de aeronaves que ayudan a determinar qué elemento ofrece el mejor rendimiento al avión, por ejemplo un menor consumo de combustible o definir la velocidad y la altitud necesarias para transportar un determinado número de bultos. Pero, ¿qué ocurriría si un motor con un bajo consumo de combustible resultara ser más grande o pesado cuando se acopla al avión? «En el proyecto ADORNO se trabajó con un enfoque diferente que implicaba la optimización conjunta de los diseños de avión y de motor. La idea es encontrar la mejor combinación de motor y avión, y comprender también el beneficio real de montar un motor nuevo en una aeronave antigua», explica Nicolosi. Basándose en los requisitos de empuje y potencia de los despegues obtenidos de los modelos de avión de ADORNO, MTU Aero Engines diseñó un nuevo motor turbofán con alta relación de derivación. Se realizó un cribado entre diferentes diseños de motor utilizando factores de cambio sobre el consumo de combustible elaborados por la Universidad de Nápoles Federico II. El consumo de combustible y las emisiones en la aeronave se controlaron variando diferentes parámetros del motor, como el consumo específico de combustible, el peso en seco, el diámetro máximo de la góndola y la longitud del carenado de la góndola. Estos factores de cambio pueden utilizarse en diferentes proyectos que aborden configuraciones de aviones similares. Los socios del proyecto también diseñaron una aplicación independiente para predecir el ruido. Esta herramienta puede integrarse fácilmente en herramientas de análisis externas para evaluar cómo se afectan mutuamente el ruido y las emisiones. «ADORNO ha puesto en práctica un enfoque de optimización integrada del diseño de aviones y motores desde las primeras fases de diseño para contribuir a los objetivos de reducción de emisiones de la aviación. Nuestras herramientas impulsarán la competitividad de los fabricantes de motores de Europa y reducirán el plazo de comercialización de nuevos productos aeronáuticos», concluye Nicolosi.
Palabras clave
ADORNO, avión, motor, ruido, modelo de avión, consumo de combustible, factores de cambio, Clean Sky 2
