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Design, test, and manufacturing of robust fluidic actuators

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Tecnología de control de flujo para los aviones de próxima generación

El impacto medioambiental de los vuelos, el inminente impuesto a las emisiones de CO2 y el fin de la exención fiscal para los combustibles de las aeronaves requieren tecnologías nuevas y revolucionarias. A fin de hacer frente a estos retos, una iniciativa de la UE ha desarrollado un actuador hidráulico eficaz.

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© DECOROUS

Una de las formas de abordar las cuestiones relativas al medio ambiente, el impuesto al carbono y el impuesto al combustible para aviones es instalar ventiladores con un índice de derivación ultraalto (UHBR, por sus siglas en inglés). Sin embargo, su instalación entra en conflicto con la integración local de dispositivos mecánicos hipersustentadores en el borde de ataque del ala. Las enormes góndolas (espacios en los que suelen alojarse motores u otros equipos en una aeronave) de los motores UHBR deben instalarse cerca del ala para dejar una distancia suficiente al suelo sin aumentar el tamaño del tren de aterrizaje de la aeronave. Así, un «slat» (dispositivo hipersustentador) colisionaría con la góndola al desplegarse, lo cual requeriría un recorte del mismo, es decir, una fracción de la envergadura del ala situada sobre el motor en la que no hay ningún «slat» instalado. Esto deja algunas zonas del ala sin la protección de un «slat», por lo que serían más propensas a separarse en ángulos de incidencia mucho más pequeños que los de las demás secciones del ala. Es precisamente en estas zonas en las que el control activo de flujo (AFC, por sus siglas en inglés) puede funcionar como activador, ya que retrasa la separación local a ángulos de ataque más elevados, aumentando así el sistema general de hipersustentación.

Hacia unos sistemas avanzados de actuadores de AFC

Para que la aplicación de AFC tenga éxito, es necesario disponer de unos actuadores de AFC sólidos y fiables. El proyecto DECOROUS, financiado con fondos europeos, se centró en el desarrollo de dichos actuadores; concretamente, en un sistema de actuadores hidráulicos de dos fases y sin piezas móviles para utilizarlo en aplicaciones de AFC en la unión de alas y voladizos de aviones comerciales civiles. «Esto allanará el camino a los motores UHBR», comenta el coordinador, el doctor Matthias Bauer. «Basándose en la tecnología investigada en proyectos anteriores, DECOROUS tiene mucho más alcance, ya que incluye limitaciones reales de las aeronaves y condiciones ambientales duras, y tiene en consideración disciplinas que no se limitan a la aerodinámica». Los socios del proyecto desarrollaron, fabricaron y validaron un actuador de chorro pulsante (PJA, por sus siglas en inglés) a pequeña escala. Después, se integró en un modelo de túnel aerodinámico a escala 1:13,6 para llevar a cabo pruebas criogénicas que requerían un control de flujo en la unión del ala y el voladizo. De esta forma se pudo cuantificar la eficacia del ensayo de control de flujo. Optimizaron la tecnología de AFC teniendo en cuenta aspectos como la aeroacústica y la integración. Asimismo, el equipo desarrolló y validó un PJA a escala real para integrarlo en una aeronave Airbus 320 para pruebas de vuelo. «Su desarrollo satisfactorio no solo cumplió los requisitos aerodinámicos, sino que tuvo en consideración toda la infraestructura de la aeronave, las emisiones de ruido y la supervisión del estado del sistema», señala el doctor Bauer.

Avanzar en el diseño y la integración de actuadores de AFC

Gracias al desarrollo de un actuador de control de flujo a escala muy pequeña sin componentes móviles ni eléctricos, los investigadores consiguieron probar la tecnología de AFC en condiciones criogénicas con el modelo a escala. Realizaron un análisis de rentabilidad del AFC aplicado a aviones comerciales civiles e identificaron fallos críticos potenciales sobre la marcha. El equipo de DECOROUS abordó aspectos de la tecnología de AFC que se habían investigado poco anteriormente. La investigación en el ámbito de la aeroacústica reveló fuentes de ruido significativas que podrían afectar a la comodidad del pasajero. Los miembros del equipo propusieron soluciones a este problema. Además, investigaron la integración de los actuadores de AFC en el entorno global de la aeronave e identificaron las modificaciones necesarias para instalar los componentes requeridos en una aeronave para pruebas de vuelo. El doctor Bauer añade: «Todo este trabajo ha conseguido que la tecnología de AFC esté a punto de ser viable desde una perspectiva comercial». «Gracias a DECOROUS, el sector aeronáutico europeo ya puede utilizar el AFC como una herramienta para diseñar aeronaves civiles rentables y respetuosas con el medio ambiente de próxima generación y, al mismo tiempo, mantener el crecimiento del sector», concluye el doctor Bauer.

Palabras clave

DECOROUS, AFC, aeronave, control de flujo, actuador de AFC, slat, UHBR, PJA

Información del proyecto

Identificador del acuerdo de subvención: 715796

  • Fecha de inicio

    1 Junio 2016

  • Fecha de finalización

    31 Mayo 2019

Financiado con arreglo a:

H2020-EU.3.4.5.1.

  • Presupuesto general:

    € 388 750

  • Aportación de la UE

    € 388 750

Coordinado por:

NAVASTO GMBH