Valencia lidera el proyecto para diseñar los aviones ecológicos del futuro

Una situación que pone de nuevo sobre la mesa el debate sobre los medios de transporte más eficientes y menos contaminantes. La legislación avanza en Europa y en España hacia la consecución de vehículos de cero emisiones tanto para el transporte privado como para el comercial. Y en cuanto al transporte aéreo, también se está trabajando en el diseño de motores más respetuosos con el medio ambiente. Unas investigaciones en las que España, y más en concreto la Universidad de Valencia, se sitúan al más alto nivel.

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El reto hacia un transporte aéreo limpio y sostenible está llevando a la industria aeronáutica al desarrollo de motores de propulsión turbofán de muy alta relación de derivación, un tipo de motor que, según AlphaGalileo , destaca por su menor consumo de combustible y por generar menos emisiones contaminantes , además de ser más silencioso. Sin embargo, la instalación y el funcionamiento de este tipo de motores representan múltiples retos desde distintos puntos de vista. Para enfrentarlos, se ha puesto en marcha el proyecto SACOC , un proyecto internacional liderado por la Universidad Politécnica de Valencia que se enmarca dentro del programa Clean Sky 2, una iniciativa conjunta del programa Horizonte 2020 con la industria aeronáutica europea.

“Clean Sky 2 es el programa comunitario más ambicioso para la consecución de un transporte aéreo limpio y sostenible. De acuerdo con su compromiso de afrontar los retos del transporte europeo, el Instituto CMT–Motores Térmicos lidera este consorcio internacional para evaluar y mejorar aspectos relacionados con la gestión térmica de los motores turbofán”, destaca Alberto Broatch, investigador del CMT-Motores Térmicos y coordinador del proyecto .

Uno de los desafíos a los que se enfrentan los fabricantes de motores turbofán -también conocidos como turboventiladores- es el sistema de refrigeración. En un turbofán de alta relación de derivación, o UHBR por sus siglas en inglés, el ventilador situado a la entrada del motor emplea álabes de mayores dimensiones de lo habitual. Sin embargo, la velocidad de giro de la turbina de gas que lo acciona es incompatible con el funcionamiento eficiente del fan.

El acoplamiento de ambas turbomáquinas requiere, por tanto, la utilización de una caja de engranajes intermedia, que ha de estar lubricada. “La temperatura de trabajo del lubricante se controla mediante un intercambiador refrigerado por aire , que se instala en el flujo secundario del motor y aprovecha la propia corriente de aire suministrada por el fan. El diseño óptimo de este elemento pasa por un equilibrio entre eficacia, peso y permeabilidad, con el fin de minimizar el impacto en el rendimiento del motor”, explica Alberto Broatch

El proyecto se centra en el desarrollo de una metodología para la optimización de intercambiadores de aceite de motores UHBR de última generación. “Para lograr este objetivo, es vital combinar tanto simulaciones computacionales 3D de alta fidelidad como medidas experimentales en túnel de viento”, destaca Jorge García Tíscar, investigador del Instituto CMT–Motores Térmicos.

Con este fin, se ha desarrollado en la UPV un túnel de viento que permite alcanzar velocidades de más de 600 km/h, al tiempo que reproduce fielmente los patrones de flujo que se dan en el motor real. En este túnel se emplearán técnicas experimentales de última generación para la caracterización de las prestaciones termo-aerodinámicas de los prototipos desarrollados, incluyendo entre otras técnicas la termografía de infrarrojos y la velocimetría y vibrometría mediante láser.

El objetivo último de estas pruebas es garantizar la lubricación de los futuros motores turbofán , considerados una de las piezas clave para asegurar un transporte aéreo más respetuoso con el medio ambiente.

Esta iniciativa cuenta además con la participación de la Universidad Politécnica de Madrid y la Purdue University (EEUU), así como del fabricante francés de motores de aviación Safran.

Según explica Andrés Felgueroso, investigador del Instituto CMT–Motores Térmicos , “las actividades experimentales en las que la UPV participa son fundamentales para asegurar la validez de las simulaciones numéricas llevadas a cabo por la UPM y Safran”.

Con una duración de dos años, el proyecto SACOC publicará sus conclusiones a mediados de 2021.