Avión prototipo Destinus 3
Así es Destinus, el avión hipersónico 'español' que volará con hidrógeno a más de 6.000 km/h
La compañía suiza tiene en Madrid uno de los centros de investigación más importantes con los que está desarrollado la futurista aeronave.
6 julio, 2023 02:41El sector de la aviación comercial se encuentra en pleno proceso de revolución tecnológica virando hacia un modelo sostenible con nuevas aeronaves y motores más eficientes. Dentro de las alternativas de combustibles, el hidrógeno se está consolidando como una de las grandes promesas de la industria y compañías como Destinus lideran desde España algunos proyectos que buscan la creación de aeronaves hipersónicas alimentadas únicamente de este compuesto.
Pero hasta que eso se consiga, el camino que hay que recorrer es muy complejo. La tecnología disponible actualmente no es suficiente y, en muchas ocasiones, hay que crearla de cero al ser un terreno todavía por explorar. Destinus tiene su sede española en Madrid, ciudad que concentra una buena parte de su plantilla de ingenieros y desde donde se afrontan los retos más complejos.
En EL ESPAÑOL - Omicrono hablamos con Plácido Márquez, director ejecutivo de desarrollo de negocio de Destinus, quien explica en qué están trabajando actualmente y cuáles son los retos y objetivos a medio y largo plazo. "El uso del hidrógeno en la aviación es una tendencia imparable", asegura.
Destinus 1, en primer plano, y 3, al fondo
Compañías como Airbus ya se encuentran desarrollando este tipo de motores para que estén operativos en el 2050. Pero enfocadas siempre en aeronaves convencionales, de las que se quedan varios cientos de kilómetros por hora por debajo de romper la barrera del sonido.
Destinus va más allá. El terreno hipersónico comienza cuando se traspasa 5 veces la velocidad del sonido y ninguno de los competidores directos de la compañía, con sede central en Suiza, pretende ir tan rápido empleando únicamente hidrógeno.
Primeros vuelos
"En Destinus seguimos un proceso de desarrollo secuencial", explica Márquez. Consistente en no trabajar de un golpe en todo lo representativo del modelo final que algún día llevará pasajeros, sino con la creación de modelos temáticos para ir probando, ajustando y validando cada una de las tecnologías.
El primer prototipo es el Destinus 1. Tiene el objetivo de probar "un diseño de aerodinámica hipersónica o, al menos, en altamente supersónica, volando a baja velocidad". Es un punto de investigación esencial por la propia estabilidad de la aeronave, que debe poder despegar desde un aeropuerto convencional a baja velocidad para luego ir incrementándola.
La problemática de volar demasiado lento es algo que ocurre en algunas aeronaves supersónicas —principalmente militares— que están diseñadas tan específicamente para viajar rápido que su rendimiento se resiente. Se vuelven inestables y extremadamente complejas de manejar a medida que pierden velocidad.
En el terreno de las especificaciones, el prototipo Destinus 1 tiene 4 metros de largo por 2 de envergadura. Por el momento, se trata de una plataforma destinada a alcanzar velocidades subsónicas con un único motor y un postquemador de hidrógeno. Levantó por primera vez el vuelo en el 2021, siendo el primer prototipo y la primera aeronave de la compañía.
Destinus 1 en pleno vuelo
Uno de los hitos más importantes y recientes de esta aeronave se produjo hace tan solo unos días en un aeródromo cerca de Múnich (Alemania). Tras una serie de modificaciones llevadas a cabo en el sistema de combustible, el motor del Destinus 1 empleó por primera vez hidrógeno.
El nuevo propulsor resultante consiste en una turbina convencional a la que se le ha añadido un postcombustor de hidrógeno. Este último elemento es una cámara de combustión adicional que se utiliza para generar más empuje mediante la inyección de combustible adición —en este caso hidrógeno— en los gases de escape. El ejemplo perfecto de uso de postcombustión es cuando se puede ver una llamarada de fuego saliendo del motor de un caza.
El siguiente modelo desarrollado por la compañía es el Destinus 2. "Es análogo al Destinus 1, pero con una envolvente de vuelo más grande que le permite alcanzar más altitud y velocidad".
Este segundo prototipo crece hasta los 10 metros, tiene una envergadura de 3,5 y un par de motores a reacción. El objetivo es muy similar: comprender cómo se comporta este modelo aerodinámico diseñado para velocidades hipersónicas cuando se encuentra en mitad de un vuelo más lento.
Destinus 1 realizando su primer vuelo con hidrógeno
Tanto el Destinus 1 como el 2 basan su propulsor en un reactor de queroseno, muy similar en concepto al que se encuentra en cualquier aeronave actual. El siguiente paso es crear un prototipo de avión que emplee únicamente hidrógeno. Y es aquí donde entra de lleno el Destinus 3, el último en llegar al porfolio de la compañía.
Destinus 3
Aprovechando la feria Paris Air Show, Destinus presentó en sociedad el nuevo modelo Destinus 3. "Aquí ya integramos un tanque para hidrógeno criogénico junto con todos los sistemas que lo calientan, vaporizan y lo inyectan en los nuevos motores".
"Será, probablemente, el primer avión de hidrógeno líquido y turbina que vuele de la historia", afirma Márquez. "Este ya es un avión de 1.800 kilogramos diseñado para volar a velocidad supersónica".
Actualmente el Destinus 3 se encuentra en fase de producción y tiene previsto levantar el vuelo a principios del próximo 2024. De conseguir su objetivo, se convertirá en el primer avión a hidrógeno de la historia en romper la barrera del sonido. "Llegaremos a 1,3 o 1,4 veces la velocidad del sonido, aunque lo exprimiremos todo lo que podamos".
Destinus 3 en exposición en el Paris Air Show
El propulsor con postcombustión que están ideando podría ser efectivo hasta 2,5 veces la velocidad del sonido (3.000 km/h). Necesitan, por tanto, un segundo sistema que les permita alcanzar —mínimo— el doble de velocidad para cumplir sus promesas. Llevándoles por tanto ante una situación delicada.
Para resolver la encrucijada están explorando dos métodos. "El primer camino es extender todo lo que podamos la velocidad proporcionada por los motores actuales". Algo muy complicado dado que se trata de una tecnología ampliamente estudiada y mejorada durante las últimas décadas. "El segundo es rescatando un tipo de propulsor —denominado ATR o Air Turbo Rocket— que no ha sido muy desarrollado" por la industria aeronáutica.
Una vez solucionado ese paso, Destinus empleará un estratorreactor como los que protagonizan actualmente los misiles hipersónicos para superar 5 veces la velocidad del sonido. "Ambos motores alimentados con hidrógeno". La principal ventaja de este tipo de motor es su simplicidad mecánica al carecer de una etapa de compresión de aire y la fiabilidad más que demostrada.
Pasajeros a 6.000 km/h
Si todo sale según lo planeado, este esfuerzo tecnológico cristalizará una serie de aeronaves de pasajeros y carga en un futuro en el medio plazo. "El objetivo es lanzar Destinus S, M y L", haciendo referencia al tamaño. Cada uno enfocado a responder una necesidad del mercado.
Destinus 3 en el Paris Air Show
El más pequeño de todo tendrá una capacidad para 25 pasajeros con una autonomía de 10.000 kilómetros a 6.000 km/h. "Este mercado no existe actualmente, hay que ir creándolo a medida que vamos desarrollando la tecnología".
"Es muy posible que por facilidad o educación de la sociedad estos primeros vuelos de hidrógeno hipersónico sean con carga a bordo", apunta Márquez. Por ejemplo, transporte de órganos o logística urgente. "Planeamos que el Destinus S esté listo para el 2030. A partir de ahí depende mucho del mercado". El modelo mediano podría estar para 2035 y el más grande más allá del 2040.
Retos y ventajas del hidrógeno
Uno de los retos a los que se enfrenta Destinus al emplear combustible de hidrógeno pasa por lo delicado de su tratamiento durante los periodos de transporte, almacenaje y llenado de los tanques del futuro avión. Para que sea seguro debe mantenerse a una temperatura muy baja —unos 200 grados bajo cero— y a alta presión para que mantenga su estado líquido.
Mantenerlo así "supone un gran gasto de energía", asegura Márquez. "Son los grandes inconvenientes que presenta esta molécula". Destinus se encuentra inmersa en el PERTE del hidrógeno para el diseño, demostración y validación de vehículos propulsados por hidrógeno; liderando el proyecto y apoyándose en la compañía getafense CITD.
La compañía pretende emplear depósitos criogénicos, como el que utilizan algunos cohetes espaciales, en sus aeronaves como método de almacenamiento de hidrógeno. Tendrá, además, un doble uso dentro de la propia operativa de vuelo, ya que podrá servir como método de refrigeración para las partes de la aeronave que más se calientan durante el trayecto a tan alta velocidad.
"Tenemos la enorme ventaja de contar con un líquido criogénico a bordo, que precisamente lo que quiere es calentarse y la estructura del avión enfriarse". La combinación termodinámica perfecta. "Nuestro reto aquí es evaporizar el hidrógeno en la superficie del avión y luego llevarlo directamente a los motores para hacerlos funcionar".
Destinus 1 en el hangar
El hidrógeno, particularmente el obtenido empleando energías renovables, es esencial para muchas aplicaciones en el presente y ya supone uno de los campos de investigación más importantes del sector energético. Además, servirá como paso previo necesario para fabricar combustibles sintéticos que se crean mezclándolo con dióxido de carbono.
Esto último es una de las grandes bazas de Destinus. Su competencia, como puede ser Boom Supersonic —que también tiene participación española—, recurre al combustible sintético para alimentar a sus motores. "Nosotros estamos a medio camino, nos llegará antes el hidrógeno que a ellos el fuel sintético", recalca. "Las grandes empresas petroleras ya se encuentran en ello".
Entre las ventajas que supone tener un motor de hidrógeno se pueden destacar dos muy importantes. "La primera es que no emitimos dióxido carbono a la atmósfera" y la segunda es que el hidrógeno tiene una densidad energética mucho más alta que cualquier combustible fósil.
"Digamos que el volumen de combustible necesario para hacer vuelos a muy larga distancia es mucho menor en el hidrógeno", señala Márquez. "Nuestros casos de uso de las aeronaves son de vuelos entre 10.000 y 30.000 kilómetros, ahí tiene mucho sentido todo esto".
