| proyecto cero | |
|---|---|
| Empresa experimental de rotor basculante eléctrico AgustaWestland | |
| Tipo de | Motor basculante experimental |
| Desarrollador | Agusta Westland |
| Fabricante | Agusta Westland |
| el primer vuelo | junio de 2011 |
| Estado | en desarrollo |
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AgustaWestland Project Zero es un rotor basculante híbrido con ventiladores en las alas. Fue desarrollado por la empresa de helicópteros AgustaWestland como demostración de tecnología y se está utilizando para investigar la propulsión totalmente eléctrica y otras tecnologías avanzadas. Este es el primer rotor basculante eléctrico del mundo. [una]
En diciembre de 2010, AgustaWestland aprobó la formación de un equipo dirigido por James Wang con la intención de crear un demostrador de tecnología que incluyera tantas innovaciones como fuera posible en un solo diseño. [2] En un discurso de apertura de 2013, Wang señaló que la tecnología eléctrica está avanzando rápidamente y que la función del nuevo desarrollo del Proyecto Cero es estar listo para usar la tecnología de aire eléctrico: "En lugar de esperar a que las baterías mejoren, y solo entonces mejorar la tecnología de aviación eléctrica, el equipo de desarrollo se posiciona como listo para la próxima generación de baterías”. [3]
En AgustaWestland y sus empresas asociadas, dos docenas de ingenieros de tiempo completo trabajaron en el proyecto como parte del proyecto skunkworks (desarrollo utilizando innovaciones radicales) en el sitio de Cascina Costa en Italia. [4] Según Wang, los profesionales seleccionados para el equipo tendían a ser jóvenes y apasionados; cada participante tenía una especialidad específica en un área [5] . El equipo de desarrollo decidió rápidamente que para crear un avión totalmente eléctrico (en lugar de un avión o helicóptero convencional) necesitaban adoptar un enfoque más radical: un rotor basculante eléctrico de dos rotores, sin transmisión ni plato cíclico . Wang resumió la filosofía del equipo: "Estamos tratando de crear algo que esté al borde de lo posible" [6] .
Teniendo en cuenta el hecho de que el desarrollo del AgustaWestland AW169, un helicóptero bimotor de diez asientos, se había completado en cuatro años, la gerencia decidió desafiar al equipo a completar el proyecto en un año, incluidas las pruebas de vuelo iniciales. El equipo trabajó casi continuamente, las 24 horas del día, los siete días de la semana, durante un período inicial de seis meses [6] . Los miembros del equipo no intercambiaron información por correo electrónico o correo de voz, se comunicaron entre sí en persona desde la misma oficina (lo que también ayudó con el secreto) y, como resultado, la gerencia alentó encarecidamente el trabajo en equipo directo. [7] A esto le siguió una extensa prueba del modelo de diseño, que incluyó la creación de varias copias del modelo diez veces más pequeñas, para las cuales se estudió el rango de condiciones de operación seguras (asociadas con el uso de una forma de aeronave atípica) [ 2] . Para completar el programa de desarrollo en un período de tiempo extremadamente corto, se utilizó un sistema de diseño asistido por computadora (CAD), utilizando métodos de modelado bien conocidos como la dinámica de fluidos computacional y el método de elementos finitos [3] .
Varias empresas en Italia , Reino Unido , Estados Unidos y Japón trabajaron en el diseño y producción de elementos para el "Proyecto Cero", incluidas cuatro sucursales diferentes de Leonardo Company . AnsaldoBreda desarrolló un motor inversor personalizado y un algoritmo de control de motor adjunto para el sistema de control de vuelo . [8] Lucchi R.Elettromeccanica fabricó motores de imanes permanentes de flujo axial personalizados ; Rotor Systems Research LLC trabajó con AgustaWestland en el diseño aerodinámico de los rotores . [6] Lola Composites creó un nuevo material compuesto basado en CFRP , a partir del cual se fabricaron la mayoría de las superficies exteriores, mientras que UCHIDA produjo una estructura compuesta para las palas, las cubiertas y los radios del rotor. [6] Gruppo Bertone participó en el desarrollo de la apariencia estética y aerodinámica del rotor basculante. [ocho]
El nombre "Proyecto Cero" se originó por el hecho de que era un proyecto interno único sin equivalente comparable en la historia de la empresa [2] . El desarrollo de Project Zero se llevó a cabo en poco tiempo; el tiempo entre el inicio de la fase de diseño y el primer vuelo del propio demostrador fue inferior a seis meses [8] . Para garantizar que se logren beneficios tangibles del proyecto, se decidió que en junio de 2011 un demostrador a gran escala realizara un vuelo inicial en Cascina Costa (Samarata, Italia) [2] . Según Wang, no hubo necesidad de ningún trabajo correctivo - "Todo funcionó a la primera" [9] .
El 4 de marzo de 2013, se anunció al público la existencia del programa en la Asociación Internacional de Helicópteros. [10] En junio de 2013, el rotor basculante se presentó públicamente en la exhibición aérea de Le Bourget . [11] A principios de 2014, el equipo de Project Zero recibió el prestigioso premio AHS International 2014, que honra a las personas u organizaciones que realizan investigaciones y experimentan en el desarrollo de helicópteros. [12]
Después de un período de pruebas de vuelo, AgustaWestland comenzó a explorar formas de poner el desarrollo en producción para que coincida con las tecnologías de producción actuales para los helicópteros existentes. Se ha enfatizado que Project Zero no es un producto en sí mismo, sino una inversión en tecnología en beneficio de una empresa más grande [9] . Actuando como demostrador de tecnología, ayuda a impulsar la innovación de vuelos verticales para la empresa. En 2016, se señaló que el sistema de control de rotor activo desarrollado para Project Zero, que elimina la necesidad de una placa oscilante y un sistema de amortiguación de vibraciones por separado, iba a probarse en vuelo en un helicóptero AgustaWestland AW139 . Además, las leyes de control de vuelo utilizadas en Project Zero deberían utilizarse para el futuro proyecto de rotor basculante de AgustaWestland [13] .
El Grupo de conceptos avanzados ha previsto varios sistemas de propulsión alternativos para Project Zero, incluidos motores diesel híbridos, la incorporación de celdas de combustible y varias otras tecnologías. [9] En la configuración original, el tiempo máximo de vuelo es de solo 10 minutos, por lo que en un discurso en 2016, Wang declaró que espera que la tecnología de la batería se desarrolle y permita aumentar los tiempos de vuelo a 100 minutos en el futuro. [catorce]
Project Zero es un rotor basculante eléctrico no convencional, al que AgustaWestland se refiere como "tiltiplano" [6] porque se comercializa como "mitad helicóptero, mitad avión" [11] . Este es un demostrador avanzado diseñado para mostrar las posibilidades de la propulsión eléctrica en la aviación. El avión es totalmente eléctrico alimentado por baterías [15] . AgustaWestland afirmó que, cuando está equipada con una planta de energía adecuada, la aeronave es capaz de soportar diseños similares de rotores basculantes tradicionales y tiene una altitud de crucero típica del doble que la de un helicóptero convencional [6] . El Demostrador de Tecnología no ha sido optimizado para la producción [6] . Puede ser controlado por un solo piloto sentado dentro de la cabina o, alternativamente, puede funcionar como un vehículo aéreo no tripulado [14] .
Una característica clave del desarrollo de Project Zero es un innovador sistema de propulsión diseñado para demostración y pruebas. Los dos grandes rotores de la aeronave están accionados por motores eléctricos avanzados , que a su vez funcionan con energía almacenada en baterías [8] [3] . El diseño totalmente eléctrico elimina la necesidad de una transmisión utilizada en aviones convencionales; también trabaja con bajos niveles de ruido y es independiente del oxígeno. [3] En tierra, las baterías se pueden cargar inclinando los rotores en la dirección del viento para que actúen como una turbina eólica . El demostrador fue diseñado para albergar muchas fuentes de energía diferentes para motores eléctricos; también existe una versión híbrida del demostrador, que utiliza un motor diésel ligero para impulsar un generador eléctrico , desarrollado por ORAL Engineering [8] . Durante el vuelo de crucero, las alas proporcionan la mayor parte de la sustentación, pero las alas exteriores son removibles, lo que puede ser útil para vuelos más cortos usando vuelos en "modo helicóptero" [3] .
Más del 80 por ciento de la estructura de la aeronave está hecha de materiales compuestos, incluido todo el revestimiento, las palas del rotor, la cubierta y los radios; la estructura está compuesta casi en su totalidad por aluminio y carbono. Los materiales han sido seleccionados sobre la base de proporcionar la máxima velocidad con un peso y costos financieros razonables. [16] Según la empresa, la aeronave "no utiliza hidráulica, no quema combustibles fósiles y no emite emisiones al aire". [2] Se utilizaron mecanismos electromecánicos desarrollados por Microtecnica en lugar de hidráulicos para realizar funciones como retraer y extender el tren de aterrizaje, inclinar las góndolas y accionar los alvéolos . [ocho]
Las tecnologías clave de Project Zero han sido patentadas (la patente europea EP2551190 (A1) se presentó el 29 de julio de 2011 y se concedió el 30 de enero de 2013, [17] mientras que algunas patentes también se concedieron en paralelo en EE. UU. (US2013026303 (A1)), [18 ] Corea (KR20130014450 (A)), Japón (JP2013032147 (A)) y China (CN102897317 (A)). [6]
En junio de 2011, el demostrador no tripulado realizó su primer vuelo atado en la planta de Cascina Costa en AgustaWestland en Italia. [2] Se entregó al área protegida varias veces en 2011 y 2012, incluidos vuelos de modificaciones adicionales con conjuntos más avanzados de palas de rotor (con remolino no lineal y superficies aerodinámicas ajustables). Las pruebas de vuelo permitieron el ajuste fino de la planta de energía, lo que condujo a un aumento de la potencia efectiva en un 30 por ciento [2] .
Creado por Project Zero, el demostrador de vuelo ha realizado numerosas actuaciones públicas desde su presentación en marzo de 2013. Las pruebas de vuelo también continuaron, centrándose en réplicas 3 veces más pequeñas en lugar de un demostrador a gran escala debido a la limitada resistencia de vuelo que posee. En febrero de 2016, se anunció que un avión a gran escala estaría equipado con un sistema de propulsión híbrido que tiene como objetivo ampliar la autonomía de vuelo de 10 minutos a 35-45 minutos. [13]