La industria aeronáutica es de las más punteras del mundo pero también de las que más cuesta implantar novedades importantes. La seguridad lo es todo en ese sector y cualquier mínimo cambio debe pasar exámenes y ciclos de uso muy estrictos que, en ocasiones, echan para atrás a algunas compañías. En España, aunque existen muchos fabricantes de piezas aeronáuticas no se ha apostado por la transición a la aviación eléctrica. Un hecho que está empezando a calar en algunos países gracias a la experiencia que se va adquiriendo en drones y demás aeronaves eléctricas tripuladas.

Por el momento, solo proyectos aislados han comenzado a levantar el vuelo con aviones muy pequeños que emplean motores de eléctricos. Principalmente para vuelos cortos en aeronaves para pocos ocupantes debido a que el conjunto de motor y baterías lastra demasiado al conjunto.

En ese campo han estado trabajando varios ingenieros de H3X, una start-up con sede en Minneapolis que pretende cambiar el paradigma de la aviación eléctrica. La compañía se creó con el único objetivo de "desarrollar el sistema de propulsión eléctrico para aviones más avanzado del mundo", según recoge su propia página web.

Aviación eléctrica

En cuanto a motores eléctricos en aviación, el principal problema a solventar es la densidad de potencia. Mientras los actuales aviones propulsados con motor eléctrico cuentan con entre 3 y 4 kW por kilogramo de peso, un avión convencional tipo Boeing 737 desarrolla una densidad superior a 12 kW por kilogramo con motores de reacción; entre 3 y 4 veces más que el eléctrico más potente empleado en la actualidad.

Para aviones pequeños, como los citados antes, esa potencia es más que suficiente y garantizan un vuelo sin mayores complicaciones. Una vez superado ese primer paso hay que comenzar a trabajar en los siguientes desarrollando alternativas para aviones capaces de transportar más pasajeros y carga. Por ponerlo en perspectiva, el primer vuelo comercial empleando un avión eléctrico tuvo lugar hace casi un año con un motor que rendía 4,2 kW por kilogramo.

Lo que sí podemos encontrar en la actualidad son motores que, en su potencia pico, consigan unos rendimientos parecidos. Eso sí, lo que necesita un avión -y más uno que cubra largas distancias- es una potencia continua suficiente como para llegar al destino con todas las garantías. Ese es el punto que quieren alcanzar en H3X con el motor HPDM-250.

"El HPDM-250 ha sido diseñado para impulsar los límites del rendimiento al tiempo que se minimiza la masa del sistema", ha declarado Jason Sylvestre, director general de H3X, a New Atlas. Apunta también a que su tecnología permite una optimización electromagnética, fabricación aditiva, materiales avanzados y una nueva electrónica. Entre estas novedades, se encuentra un sistema de refrigeración capaz de enfriar tanto electrónica de potencia como el propio motor, reduciendo de esta forma el peso y el volumen. En la hoja de especificaciones que proporciona el fabricante, el motor eléctrico de H3X cuenta con unos 13,3 kW por kilogramo, una densidad que se aproxima a la de cualquier aeronave convencional de tamaño medio.

A este motor eléctrico se le puede acoplar una caja de cambios que consigue aumentar notablemente la potencia añadiendo tan solo 3 kilogramos de peso al conjunto. Pasa de un par motor máximo de 120 Nm a otro de 480 Nm consiguiendo un par continuo de 380 Nm. Según los datos del fabricante, la eficiencia de toda la cadena motriz se sitúa en el 92.9 y el 95.7% de eficiencia, algo realmente sorprendente para cualquier motor que confirma el afinamiento de todos los componentes.

Motor impreso en 3D

"Las bobinas del estator de cobre fabricadas con aditivos se utilizan para aumentar mejorar la capacidad de densidad de la corriente continua", apunta Sylvestre. Esas bobinas a las que hace referencia el CEO de la compañía se fabrican empleando impresoras 3D consiguiendo disponer una mayor cantidad de cobre en el mismo espacio. También el sistema de refrigeración tan avanzado permite al motor trabajar a un régimen más alto sin que la temperatura del conjunto ascienda.

Una de las características más importantes del motor HPDM-250 es que tiene la posibilidad de escalarse a discreción del cliente. "La fabricación aditiva [empleando impresoras 3D] permitirá que este motor sea rápido de prototipar, iterar, escalar a diferentes tamaños y niveles de potencia y ajustarse a los requisitos del cliente", señala Sylvestre.

Asimismo, recalca que se trata de una nueva tecnología que tiene el potencial de revolucionar la industria de fabricación de los motores ofreciendo un desarrollo más rápido, un mejor rendimiento y mayor flexibilidad en el diseño de la planta motriz.

En cuanto al futuro, desde H3X señalan que en poco tiempo veremos más aviones pequeños eléctricos así como algunos taxis voladores de aterrizaje y despegue vertical. En estos últimos están invirtiendo empresas importantes del sector de la movilidad con resultados muy positivos. "Pero sobre el 2030, empezaremos con la electrificación de aviones comerciales más grandes. Aviones con un tamaño similar al Boeing 737 [el modelo empleado por aerolíneas como Ryanair]". El concepto de avión de reacción bimotor quizá tenga que cambiar por otro que use 16 de los eléctricos en cada ala, según apuntan. El motor de H3X, por el momento, es tan solo un protipo y planean tener uno de pruebas en el segundo trimestre del próximo 2021.