Diamond Aircraft Industries GmbH, en colaboración con Siemens AG, se complace en anunciar el primer vuelo de una aeronave eléctrica híbrida de varios motores desarrollada conjuntamente, que comenzó el 31 de octubre de 2018 en la sede de Diamond Aircraft en Wiener Neustadt, Austria.

Se espera que el crecimiento del tráfico aéreo continúe aumentando a una tasa de hasta el 5% por año. Utilizando solo la tecnología actual, esto conducirá a un aumento de las emisiones y al agotamiento de las reservas de combustibles fósiles. Por lo tanto, se necesita innovación para mantener el futuro vuelo sostenible. Esto incluye el desarrollo de sistemas de accionamiento altamente eficientes que contribuirán a la reducción del consumo de combustible y, por lo tanto, a la protección del medio ambiente.

Por esta razón, Siemens AG y Diamond Aircraft Industries se han asociado para desarrollar un avión híbrido eléctrico con varios motores. El objetivo principal de este proyecto es desarrollar una aeronave que tenga un menor consumo de combustible (mayor eficiencia), así como una menor huella de ruido. El tren motriz híbrido permitirá capacidades de despegue totalmente eléctricas (sin el ruido y la contaminación añadidos de un motor de combustión).

Para demostrar esta tecnología de serie híbrida, se reconfiguró un avión DA40 para soportar un tren de potencia eléctrico híbrido. En esta configuración del sistema, un motor de combustión está alimentando dos sistemas de accionamiento eléctrico independientes que constan de un motor, una batería y un inversor cada uno. Se han agregado dos motores eléctricos en un canard delantero, que combinado puede generar 150 kW de potencia de despegue. El generador diesel está ubicado en la nariz de la aeronave y puede proporcionar hasta 110 kW de potencia. Dos baterías de 12kWh cada una están montadas en el compartimiento del pasajero trasero y actúan como un amortiguador de almacenamiento de energía. Con una palanca de potencia dedicada, el piloto puede controlar el flujo de energía entre el generador, las baterías y el motor. El piloto puede seleccionar el modo eléctrico puro (generador apagado), el modo crucero (el generador proporciona toda la potencia al motor) y el modo de carga (el generador carga las baterías). Puro eléctrico, el avión tiene una duración de aproximadamente 30 minutos. El sistema híbrido extiende esto a 5 horas.

Este es el primer banco de pruebas volador que permite adquirir experiencia con un sistema de propulsión híbrido formado por un grupo electrógeno y varios motores eléctricos y una arquitectura de sistema con unidades distribuidas.
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La arquitectura redundante del sistema de propulsión con dos motores eléctricos que operan independientemente permite una mayor seguridad del avión. Además, en esta configuración, la producción de energía, el almacenamiento de energía y la generación de empuje están separados localmente: este concepto de propulsión distribuida permitirá a los diseñadores de aviones pensar en nuevas direcciones al comienzo del proceso de diseño.

“Este es el primer avión eléctrico híbrido en serie del mundo con dos hélices de corriente libre y un motor de combustión. Una arquitectura de propulsión distribuida abre posibilidades totalmente nuevas para el diseño de aviones altamente eficientes, y ahora hemos demostrado su viabilidad técnica", dice el Dr. Frank Anton, Vicepresidente Ejecutivo de Aviones Electrónicos de Siemens AG.

El proyecto comenzó en 2013 y está dirigido bajo la supervisión y financiación del Bundesministerium für Wirschaft und Energie (BMWi, Ministerio de Economía de Alemania) y el Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie (BMVIT, Ministerio de Transporte, Innovación y Tecnología de Austria). El proyecto se ha dividido en dos paquetes principales de trabajo.

Siemens AG fue responsable del diseño y desarrollo del tren motriz eléctrico. Esto se hizo en el marco del programa LuFo alemán. Diamond Aircraft fue responsable de la reconfiguración de la aeronave y la instalación del tren de potencia híbrido-eléctrico. Para esto, Diamond se asoció con TERA Group y la Johannes Kepler Universität Linz. El grupo TERA realizó el diseño y el análisis dinámico de la unidad de accionamiento del generador. JKU Linz realizó el análisis aerodinámico y simuló la interacción de flujo entre la hélice y el fuselaje para lograr una alta eficiencia general. Los socios del consorcio en el proyecto HEMEP desempeñan un papel pionero en el campo de la aviación en el campo de los sistemas de propulsión eléctrica, lo que permite a las empresas participantes convertirse en líderes de tecnología para el futuro.

Durante el primer vuelo de 20 minutos, la aeronave demostró todos los modos de operación. Esto incluía híbrido puro, vuelo de carga y vuelo eléctrico completo. En esta última configuración, la aeronave pudo volar puramente eléctrica y produce cero emisiones. Además, se demostró un despegue eléctrico completo que llevó a una huella de ruido significativamente menor.

Ingmar Mayerbuch, jefe de pruebas de vuelo en Diamond Aircraft Industries Gmbh, quien pilotó el avión: “El primer vuelo superó todas nuestras expectativas. La combinación del tren motriz híbrido y la configuración de la aeronave es simplemente perfecta. Alcanzamos 130 nudos a potencia de salida media y subimos a una altitud de 3.000 pies".

El objetivo de futuras pruebas de vuelo será determinar el aumento exacto de eficiencia alcanzado en comparación con aviones similares no eléctricos. También se determinará la huella de ruido. Además, las pruebas futuras recopilarán conocimientos sobre el funcionamiento práctico de los aviones híbridos. Se probarán diferentes modos de operación híbridos y se determinará su efecto en la eficiencia, el rango y el consumo de energía.

“Los sistemas de propulsión eléctrica híbridos en serie y las arquitecturas de propulsión distribuida para nosotros son la clave para un futuro de vuelo más sostenible también en las clases de mayor potencia. El banco de pruebas Diamond flying nos ayudará a comprender los requisitos para estas nuevas tecnologías de propulsión y a estar preparados para los desafíos de las aplicaciones a gran escala”, dice Anton.

Este no es el primer avión híbrido eléctrico desarrollado por una colaboración entre Siemens y Diamond. En 2009, la implementación exitosa de un tren de potencia híbrido ya se ha demostrado en el DA36 E-Star. Este proyecto inicial mostró las oportunidades que esta tecnología híbrida tiene en la aviación. Los aprendizajes de este proyecto fueron tomados y utilizados para mejorar los sistemas de propulsión en los últimos años. Este paso de aprendizaje fue importante y condujo al éxito de este proyecto.