La NASA acerca la aviación eléctrica a la realidad

El proyecto de aeronave totalmente eléctrica X-57 Maxwell de la NASA concluirá las actividades operativas de la aeronave a fines de septiembre, y las actividades de documentación y cierre continuarán durante varios meses después. La investigación del X-57 brinda a los investigadores de aviación cientos de lecciones aprendidas, así como un desarrollo revolucionario en áreas que van desde la tecnología de baterías hasta el diseño de control de motores de crucero.

“El objetivo de la NASA es impulsar la innovación a través de la investigación y el desarrollo tecnológico innovadores. El equipo del proyecto X-57 ha hecho exactamente eso al proporcionar información fundamental a la industria a través de las lecciones aprendidas, y estamos viendo los beneficios que se obtienen de las compañías de aviación comercial estadounidenses que buscan cambiar la forma en que volamos”, dijo Brad Flick, director del Centro de Investigación de Vuelo Armstrong de la NASA en Edwards, California, donde se desarrolló el avión X-57.

"Estoy increíblemente orgulloso de su tenacidad e ingenio, ya que lideraron el camino hacia el avance de la propulsión electrificada. El futuro de la propulsión electrificada es posible gracias a sus contribuciones”, continuó.

La finalización de las operaciones de aeronaves para septiembre de 2023 no incorporará el primer vuelo de la aeronave X-57. El proyecto enfrentó varios desafíos para un vuelo seguro, incluidos problemas mecánicos al final de su ciclo de vida y la falta de disponibilidad de los componentes críticos necesarios para desarrollar hardware experimental. Dado que se acerca el final previsto de las operaciones de la aeronave, el cronograma no permitiría que el equipo alcance condiciones de vuelo aceptables.

Conocimiento y experiencia

Aunque la mayor parte del desarrollo del X-57 se completará en septiembre de 2023, el equipo concluirá oficialmente su trabajo varios meses después con publicaciones técnicas adicionales.

El objetivo principal del proyecto X-57 era proporcionar conocimiento sobre el proceso de aeronavegabilidad y el diseño centrado en la propulsión eléctrica de la aeronave con los reguladores. Esta información ya ha impactado y seguirá impactando el desarrollo de enfoques de certificación avanzados para la propulsión eléctrica en los mercados emergentes de aeronaves eléctricas.

El objetivo no era desarrollar un prototipo, sino desarrollar una plataforma de prueba para tecnologías y métodos de diseño. Y el equipo hizo precisamente eso, documentando y publicando las brechas tecnológicas y sus soluciones a medida que se iban descubriendo para que las partes interesadas de la industria pudieran aprovechar esas lecciones lo antes posible.

“Hicieron cosas que nunca antes se habían hecho, y eso nunca es fácil”, dijo Flick. “Mientras nos preparamos para terminar este proyecto a finales de este año, veo una larga lista de logros para celebrar y una industria que es mejor hoy gracias a su trabajo”.

El X-57 es parte del compromiso de la NASA de apoyar el objetivo climático de EEUU de lograr cero emisiones netas de gases de efecto invernadero del sector de la aviación para 2050. Desde 2016, el proyecto ha compartido lecciones aprendidas sobre tecnología de baterías, interferencia electromagnética, diseño de controladores de motores, y mucho más. La NASA continuará su investigación sobre aeronaves eléctricas a través de otros proyectos, incluida su demostración de vuelo de tren motriz electrificado .

El avión se construyó modificando un Tecnam P2006T italiano para que fuera propulsado por un sistema de propulsión eléctrica. El uso de un diseño de aeronave existente permitió al equipo comparar sus datos con los de un modelo de referencia impulsado por motores de combustión tradicionales.

Éxitos del X-57

Al principio del proyecto, los miembros del equipo X-57 descubrieron que necesitarían desarrollos significativos en la tecnología de baterías. Las baterías de iones de litio instaladas en la aeronave se calientan a medida que descargan energía y un calentamiento excesivo podría provocar un sobrecalentamiento.

El proyecto trabajó con Electric Power Systems en North Logan, Utah, para abordar este problema. Los ingenieros demostraron que el nuevo diseño del sistema de batería se mantendría dentro de límites aceptables y seguros mientras alimentaba la aeronave.

El diseño de los controladores de motor de crucero es otro éxito del proyecto X-57. Estos controladores convierten la energía almacenada en las baterías de iones de litio de la aeronave para alimentar sus motores, que impulsan sus hélices.

Los controladores utilizan transistores de carburo de silicio para ofrecer una eficiencia del 98% prevista para tomas de fuerza altas y cruceros, lo que significa que no generan calor excesivo y pueden enfriarse con el aire que fluye a través del motor. El equipo diseñó inversores para cumplir con los exigentes requisitos térmicos y de masa y comparte estos diseños en publicaciones técnicas para que la industria pueda usarlos como plataforma de lanzamiento para nuevos productos aeronáuticos.

Durante la fase de integración, el equipo encontró interferencias electromagnéticas que afectaron el funcionamiento de los sistemas a bordo y requirieron una solución. Después de una extensa investigación, el equipo diseñó, desarrolló e instaló filtros que resolvieron el problema. El enfoque se agregará a los documentos técnicos y se compartirá con la industria y la comunidad de propulsión eléctrica.

El valor del trabajo pionero realizado en el proyecto X-57 está bien establecido y reconocido por la industria, y se seguirán publicando y compartiendo hallazgos de investigación adicionales con la comunidad técnica.

Puede encontrar una lista de las contribuciones que X-57 ha hecho hasta la fecha en el sitio de documentos técnicos .