Cómo los sistemas modulares de propulsión de las aeronaves reducen el peso y el consumo de combustible
Las aeronaves modernas ya utilizan la electricidad para muchos sistemas de a bordo, pero los diseños futuros dependerán mucho más de ella. Esto reduciría el consumo de combustible y los costes de mantenimiento, siempre que el sistema de alimentación eléctrica siga siendo ligero, eficiente y seguro mientras se encarga de más funciones. El equipo del proyecto ORCHESTRA(se abrirá en una nueva ventana), financiado con fondos europeos, desarrolló componentes modulares de construcción técnica (TBB, por sus siglas en inglés) para aeronaves más eléctricas, en las que se sustituyen total o parcialmente los sistemas hidráulicos, neumáticos y mecánicos por otros eléctricos. Abarcó la conversión de energía, las máquinas, el cableado, las baterías, la gestión térmica y la supervisión, y luego probó cómo se comportan esas piezas juntas y no como componentes aislados.
Sistemas modulares de energía eléctrica para aeronaves más ligeras
ORCHESTRA se diseñó en torno a la próxima generación de aeronaves más eléctricas e híbridas eléctricas, en las que el sistema de energía eléctrica se convierte en una columna vertebral central en lugar de ser una herramienta auxiliar. Para las compañías aéreas, eso puede significar un menor consumo de combustible, un mantenimiento más sencillo y una mayor fiabilidad en los despachos. Serhiy Bozhko, catedrático de Sistemas de Energía Eléctrica Aeronáutica de la Universidad de Nottingham y coordinador de ORCHESTRA, afirma: «El mayor contribuyente no fue una tecnología aislada, sino la combinación de subsistemas modulares y gestión inteligente de la energía a nivel de sistema». En la práctica, el equipo del proyecto alcanzó sus objetivos del 10 % de eficiencia y el 25 % de peso combinando un «hardware» más ligero con un mejor aprovechamiento de la energía disponible, en lugar de esperar que un componente innovador hiciera todo el trabajo.
Integrar convertidores, máquinas y control con confianza
Cada componente técnico se desarrolló para resolver parte del problema: convertidores de bajas pérdidas, máquinas eléctricas más ligeras, arneses mejorados, baterías de estado sólido, modelos térmicos y control de supervisión. El paso más difícil llegó cuando esas piezas tuvieron que funcionar juntas. Como explica Bozhko:«El mayor reto era la integración a nivel de sistema de todos los TBB desarrollados de forma independiente». En el proyecto se abordó esta cuestión utilizando una arquitectura eléctrica común y un método de supervisión jerárquica, separando el control local de los dispositivos de la coordinación a nivel de aeronave. En ORCHESTRA también se examinó lo que ocurre cuando los sistemas eléctricos de los aviones pasan a redes de corriente continua (CC) de mayor tensión y convertidores de varios megavatios. A esos niveles, los fallos del sistema, la rotura del aislamiento, el estrés térmico y las interferencias electromagnéticas son mucho más difíciles de contener. Una lección del proyecto fue contundente: «En general, el cambio requiere una filosofía de seguridad en el sistema, no solo mejoras en los componentes». Eso significa una delimitación más rápida de los fallos, una mejor supervisión, un cuidadoso diseño del aislamiento y arquitecturas reconfigurables que limiten la propagación de los fallos.
Componentes del juego de herramientas ORCHESTRA más fáciles de usar
Los resultados más maduros del proyecto son los convertidores electrónicos de potencia modulares, las máquinas eléctricas modulares, las tecnologías de detección y control, y la mejora de la gestión térmica. Se acercan a las prácticas actuales del sector y son más fáciles de introducir gradualmente. La gestión más autónoma de la energía, las arquitecturas híbridas de muy alta potencia y el uso generalizado de CC de alto voltaje aún necesitan más trabajo antes de que puedan cumplir las expectativas de certificación y seguridad. Una vez finalizado el proyecto en noviembre de 2025, los modelos, bancos de pruebas y demostradores de ORCHESTRA siguieron alimentando los trabajos de seguimiento sobre las normas y aplicación. Los resultados ya sirven de base para la elaboración de normas de la EUROCAE sobre la gestión inteligente de la energía a bordo, mientras que las plataformas «hardware-in-the-loop» y los modelos de integración virtual siguen utilizándose para la futura integración de los sistemas de aeronaves eléctricas. El resultado no es una aeronave acabada, sino una base práctica que contribuye a que la aviación electrificada pase de los estudios conceptuales a los sistemas certificables.
