El objetivo que se marcaron las empresas colaboradores es avanzar en las tecnologías que podrán contribuir a los esfuerzos de descarbonización de la industria de la aviación. En concreto, el demostrador evaluará las ventajas de la propulsión distribuida, la eficiencia energética global a bordo (reducción de combustible) y la propulsión eléctrica de alto voltaje y batería, en cuanto a su potencial de integración en futuras aeronaves.
EcoPulse. Foto: Airbus
Los equipos de colaboración del proyecto en Daher, Safran y Airbus han estado muy ocupados preparando la configuración aerodinámica y de sistemas final de la aeronave, en particular en relación con las seis hélices eléctricas montadas en el borde de ataque del ala, así como con los novedosos sistemas de distribución eléctrica, propulsión y control de vuelo de a bordo. Estos últimos pasos allanan el camino para la primera aparición en público en el Salón Aeronáutico de París y su posterior vuelo propulsado únicamente por electricidad, a finales de este año.
Pruebas aerodinámicas preliminares
Desde principios de este año, Daher, el fabricante de la aeronave TBM, ha realizado vuelos de prueba en su base de desarrollo de Tarbes (Francia) con los e-Propellers (sin motor en esta fase) suministrados por Safran. Los vuelos se realizaron progresivamente, empezando con dos, luego con cuatro y, por último, con los seis e-Propellers acoplados.
Cada una de estas unidades cuenta con una hélice de tres palas suministrada por DUC Propellers acoplada a un innovador motor eléctrico "ENGINeUS" de 50 kW alojado en una cápsula inmediatamente detrás.
Estas pruebas preliminares de vuelo han permitido a los pilotos de pruebas volar el avión de demostración, propulsado por el motor turbohélice heredado en el morro, para centrar su atención inicialmente en la aerodinámica, la inercia añadida y otros efectos de las vainas y sus hélices en las características generales de manejo resultantes de la plataforma. Esta fase acerca así el proyecto un paso importante hacia un vuelo eléctrico híbrido distribuido a finales de este año, en el que se utilizarán las seis e-Propellers activadas montadas en las alas.
EcoPulse. Foto: Airbus
Demostrar la "propulsión eléctrica distribuida" en vuelo
Una vez que el demostrador vuele con el modo eléctrico activado a finales de este año, será el momento en que la "razón de ser" del proyecto -la Propulsión Eléctrica Distribuida (DEP)- cobrará vida por primera vez. En esencia, DEP significa que una única fuente de energía eléctrica independiente, o una combinación de ellas, puede suministrar energía a varios motores distribuidos por todo el avión.
En el caso de EcoPulse, la nueva batería integrada de alto voltaje (unos 800 VCC), suministrada por Airbus, proporciona energía conjuntamente a los seis SmartMotors con el turbogenerador compacto de a bordo de 100 kW suministrado por Safran, que contiene una turbina de gas compacta acoplada a un generador eléctrico.
El reto de Airbus para desarrollar la batería era hacerla ligera, compacta, con una densidad de potencia y energía muy alta, además de cumplir la normativa medioambiental (REACH de la UE, etc.) y ser segura en su funcionamiento.
En el corazón de la arquitectura DEP se encuentra una unidad de distribución y rectificación de energía (PDRU) que es responsable de proteger la red de alto voltaje y de distribuir la energía eléctrica disponible, así como arneses de energía de alto voltaje, ambos desarrollados por Safran.
El DEP también permite el control diferencial del empuje. En otras palabras, los SmartMotors serán controlados individualmente por el ordenador de control de vuelo (FCC), desarrollado por Airbus, para realizar tareas de control lateral (reduciendo así la dependencia de un gran timón de cola físico y/o alerones, lo que potencialmente reduce el peso y la resistencia), así como de control de velocidad.
Por su parte, Daher ha introducido algunas modificaciones en la cabina que permiten al piloto activar los distintos modos DEP (como el control de par o el control de velocidad) a través de un nuevo panel especial y pilotar la aeronave utilizando el acelerador para la potencia (que consta simplemente de palancas de acelerador izquierda y derecha, una para cada ala) y un mando lateral para controlar la dirección y la trayectoria generales de la aeronave.
La gran ventaja para los pilotos es que no tendrán que pensar en lo que hace cada e-Propeller y/o superficie de control de vuelo en tiempo real -ya sea de forma aislada o combinada-, ya que de ese aspecto se encarga la lógica de la FCC. Sólo tienen que decirle a la aeronave lo que quieren que haga, a través de los controles de vuelo.
Otra característica útil es que, a diferencia de los motores de turbina de gas tradicionales (por ejemplo, los turbohélices), el desplazamiento angular del rotor de cada e-Propeller puede controlarse y gobernarse digitalmente con precisión (¡hasta un solo grado!). Esto permite sincronizar automáticamente cada hélice con las adyacentes para minimizar el ruido y las vibraciones durante el vuelo. Este aspecto, que es otro hito tecnológico clave, se explorará en la próxima campaña de pruebas de vuelo con el DEP activado.
En conjunto, EcoPulse es una excelente oportunidad para que los socios evalúen y determinen las características que se esperan para futuros proyectos de aeronaves con propulsión híbrida.
Salón Aeronáutico de París 2023
Tras las últimas pruebas preliminares de vuelo con las seis cápsulas (sin propulsión), los equipos prepararon la instalación completa, la activación y las pruebas en tierra del tren de potencia de alto voltaje, incluidos el turbogenerador, la batería y los e-Propellers operativos.
El demostrador real de EcoPulse hizo su primera aparición pública, mostrando su configuración externa final en el Salón Aeronáutico de París de este año, en Le Bourget. Los visitantes pudieron ver el EcoPulse "de cerca" en el "stand del Paris Air Lab".
A finales de este año se espera que el demostrador realice su vuelo con el DEP totalmente activado.
