I+D+i Industria nuevas tecnologías

Airbus trabaja en el futuro de Clean Sky 2

El EC-295 durante las pruebas en tierra en uno de los hangares de Airbus en Sevilla.
El EC-295 durante las pruebas en tierra en uno de los hangares de Airbus en Sevilla.

El primer CASA C-295, que es usado como demostrador y para pruebas de nuevos equipos, ahora ha recibido una nueva decoración y se le han hecho las mayores modificaciones desde que fue construido.

El programa europeo Clean Sky 2, como el Clean Sky 1, es una colaboración entre la Comisión Europea y la industria aeronáutica europea para reducir el impacto medioambiental de la aviación, principalmente la comercial al reducir el consumo de combustible y las por tanto las emisiones de CO2 entre un 20 y un 30 por ciento; y reducir las emisiones sonoras en entre esos 20 y 30 por ciento respecto a las de 2014.

El C295 de pruebas para Clean Sky volará a finales de 2021 o principios de 2022.
El C295 de pruebas para Clean Sky volará a finales de 2021 o principios de 2022.

En el caso de Clean Sky 2, se marcaron como objetivos “seguir integrando tecnologías de vanguardia en los aviones; y probar configuraciones innovadoras en los aviones que permitan cambios en su comportamiento ecológico y económico”.

Dentro de los programas que se están llevando a cabo, destacamos el que se está llevando a cabo en España, y que en los próximos meses pondrá en vuelo un demostrador de nuevas tecnologías en el ala y por extensión en la cabina de los pilotos (principalmente).

El EC-295 lleno de sensores para las pruebas de vibración.
El EC-295 lleno de sensores para las pruebas de vibración.

En Clean Sky, Airbus, junto a Leonardo, pusieron en vuelo un ATR 72 modificado para probar varias tecnologías. Sin embargo, para Clean Sky 2, Leonardo no quiso renovar el acuerdo. Por ello, en Airbus hicieron una evaluación de diferentes medios aéreos, y se decidió que para esta ocasión, lo ideal sería usar el demostrador que Military Aircraft, una división de Airbus Defence, que se puede relacionar directamente con la división de aviones militares de CASA, utiliza para el desarrollo de nuevas versiones y la modernización del, ahora, Airbus C295.

Luis Benítez, ingeniero jefe de Clean Sky Regional FTB2.
Luis Benítez, ingeniero jefe de Clean Sky Regional FTB2.

Este avión, matriculado EC-295 es el primer prototipo del modelo, es referido ahora, dentro de los trabajos de Clean Sky 2, como el banco de pruebas en vuelo 2 (FTB2 en sus siglas en inglés) (el 1 era el referido ATR 72) y su objetivo como la prueba de tecnologías relacionadas con el futuro avión regional multifunción. Con esta denominación se trata de trabajar en una aeronave que pueda servir tanto para el transporte de pasajeros, como por ejemplo misiones de patrulla marítima.

Consola de los ingenieros de ensayos en vuelo en el EC-295.º
Consola de los ingenieros de ensayos en vuelo en el EC-295.

Pero Airbus no trabaja sola. Entre los principales socios podemos citar a las españolas Aciturri, Aernnova, FIDAMC y Heroux-Devtek España.

Para conocer más de cerca este programa de desarrollo hemos estado en la factoría de San Pablo (Sevilla) de Airbus con Luis Benítez, ingeniero jefe de Clean Sky Regional FTB2, y José Antonio Urbano: jefe de ingeniería de I+D de aviones miliares.

Comenzando por el ala del avión, en ella se han realizado tres modificaciones importantes. Primero, las dos semialas exteriores (del motor hasta la punta), se han sustituido por unas nuevas en lo que en Airbus denominan un ala semiadaptable o semimórfica. Las nuevas semialas cuentan con una nueva superficie exterior, y nuevos mandos de vuelo. Además, en tierra se probará un nuevo cajón alar para esta sección, fabricado en fibra de carbono por MTorres. Se trata de una pieza única de 4 metros de largo sin sujeciones internas que se ha fabricado por el método de infusión de resina. Esta, como veremos luego, no es la única innovación que, inicialmente no volará, al menos por ahora. El desarrollo de este cajón comenzó en 2016.

El cajón alar de 4 metros de largo listo para sus pruebas en tierrra.
ºEl cajón alar de 4 metros de largo listo para sus pruebas en tierrra.

Con respecto a las superficies de control, por una parte se han instalado unos spoilers (que para las primeras pruebas están desactivados); unos flaps de dos secciones de control independiente electromecánico y otro servo hidráulico.

Ya en el extremo del ala encontramos unos nuevos winglets. Estos han sido diseñados y construidos por Aernnova a requerimiento de Airbus. Estos cuentan son unas aletas móviles que, en las primeras pruebas estarán bloqueadas, pero que más adelante servirán para estudiar si se lograría reducir las cargas aerodinámicas en el ala y la capacidad de estas para aumentar el control del avión, lo que permitiría la adopción de derivas verticales más pequeñas, y con ello reducir la resistencia aerodinámica.

El nuevo winglet, con su aleta, comparado con los usados actualmente en el C295.
El nuevo winglet, con su aleta, comparado con los usados actualmente en el C295.

Dentro de las investigaciones iniciales para estas pruebas, se construyó una nueva maqueta para túnel de viento en la que ya se incluyeron detalles como los spoilers. Esta fue probada en el túnel de Onera en Francia. Según Bénitez y Urbano, en dicho túnel de viento, por sus características, se ha logrado obtener unos datos con una fiabilidad que nunca antes se había tenido.

Prueba en el túnel de viento de la maqueta del C295 con sus nuevos spoilers.
Prueba en el túnel de viento de la maqueta del C295 con sus nuevos spoilers.

Un detalle poco visible es la instalación de una nueva antena de comunicaciones por satélite. Es poco visible por dos motivos. Por una parte por su colocación, en la carena trasera del ala, en la parte superior del fuselaje; y por otro por ser plana, lo que permite reducir la resistencia aerodinámica de este elemento casi a cero. Esta antena ha sido desarrollada por la empresa israelí Gilat.

El cuadrado gris es la nueva antena plana de comunicaciones por satélite.
El cuadrado gris es la nueva antena plana de comunicaciones por satélite.

Dentro del avión, este denota desde el primer momento que ha sido siempre un avión para ensayos. A diferencia de otros que solo van a pasar un breve tiempo en este cometido, todo el cableado naranja que denota que es de pruebas está perfectamente organizado y recogido. Básicamente solo las estanterías donde se encuentran las cajas de los equipos de prueba, muchas de ellas desarrolladas por Airbus; y en la consola para dos ingenieros de ensayos en vuelo se dejan ver esos cables, además de las secciones de pared en las que no hay paneles interiores.

Sección trasera de la cabina,. Todo lo naranja son cables y equipos de prueba.
Sección trasera de la cabina,. Todo lo naranja son cables y equipos de prueba.

En el cockpit llaman claramente la atención las dos pantallas de gran tamaño. Son pantallas táctiles que a su vez forman parte de otra de las innovaciones en las que se trabaja, en este caso principalmente en tierra en uno de los simuladores de desarrollo de Airbus.

El cockpit  con sus pantallas táctiles para ambos pilotos.
El cockpit con sus pantallas táctiles para ambos pilotos.

En este se están estudiando tecnologías como por ejemplo que sea el avión el que complete solo las listas de actuación ante emergencias; o incluso que este pueda ser controlado desde tierra en un momento dado.

Evidentemente ante esto no nos cupo salvo preguntar por la posibilidad de que esto afecte a la ciberseguridad, abriendo la puerta a un posible hackeo del avión. Algo que no es nuevo, y que ya fue tema de debate cuando se planteaba que los pasajeros pudiesen conectarse a internet en vuelo usando el sistema de entretenimiento. En ese momento el tema de debate fue si alguien, usando esa conexión, podría acceder a los sistemas informáticos de la aeronave y por ejemplo “engañar” al sistema de navegación y tomar el control. José Antonio Urbano nos contestó que en este caso se trata de una utilidad que por el momento no se plantea como “volable” (es decir, que se pueda instalar en una aeronave que vuele), y por lo tanto no se han incluido trabajos en ciberseguridad. También dentro de este capítulo, se incluye el análisis de sistemas de “monitorización” de los pilotos con el fin de mejorar la ergonomía y estudiar la posibilidad de mantener una vigilancia de las constantes vitales, por ejemplo para detectar si el piloto ha quedado incapacitado y que los sistemas del avión tomen el control de la aeronave, o si, por ejemplo, se queda dormido, despertarle; pero también para medir los niveles de stress y fatiga.

Detalle de los actuadores electromecánicos que se han instalado.
º1Detalle de los actuadores electromecánicos que se han instalado.

Como podemos ver, este C-295 es mucho más eléctrico. Alerones, spoilers y los timones en los winglets, además de, como hemos señalado, una de las secciones de los flaps, se mueven por actuadores electromecánicos. Todo ello precisa de una mayor capacidad eléctrica a bordo. Por ello, de cara al futuro en Airbus también trabajan en dotar al avión de un nuevo sistema eléctrico de 279 voltios. Inicialmente la idea es, una vez desarrollados con Heroux-Devtex España, los nuevos elementos como la unidad de rectificación y la distribución, instalarlos en el banco de pruebas de sistemas, el denominado iron bird, junto a los nuevos actuadores electromecánicos para su evaluación en tierra.

Algunas de las cajas electrónicas para pruebas a bordo del C-295.
Algunas de las cajas electrónicas para pruebas a bordo del C-295.

Este nuevo sistema de mayor voltaje se haría cargo de los elementos de control del avión, mientras que el resto, instrumentos, luces internas, etcétera, seguirían a cargo del actual sistema.

Un sistema de mayor voltaje como este tiene beneficios como requerir cables de menor sección y que se producen menos pérdidas. En contra, según nos señalaron, el que no se ha usado nunca en una aeronave.

Llegados a este punto preguntamos a Benítez si se han planteado el estudiar las posibles ventajas de los flaps negativos para el vuelo de crucero (una ligera deflexión de estos hacia arriba del ala) dentro de la idea de simular como las aves adaptan sus alas a cada momento del vuelo, de ahí la denominación de ala semimórfica que se da a la de este demostrador. Benítez nos señaló que no, pero si la de aleta de los flaps negativa.

Este demostrador también contará con un sistema de visión mejorada para situaciones de baja visibilidad. Se ha decidido por el uso de gafas, desarrolladas en este caso por BAE Systems, como las usadas por ATR para esta ayuda, frente a la integración de un HUD por simple comodidad, precisamente a la hora de la integración. Además, se considera que unas gafas permiten más libertad de movimiento al piloto que tener que estar dijo mirando a través de un cristal situado entre su cabeza y el parabrisas del avión.

Ensayos en tierra, como denotan las mangueras conectadas a los pitors.
Ensayos en tierra, como denotan las mangueras conectadas a los pitors.

Airbus ha completado hace poco las principales pruebas en tierra del avión, como por ejemplo las de vibración, y en Sevilla se preparan ya para el primer vuelo de este demostrador que se producirá a finales de 2021 o principios de 2022. Después, los ensayos en vuelo se estima seguirán hasta el primer trimestre de 2023. La inversión estimada en el desarrollo, fabricación y pruebas de este sistema es de 160 millones de euros.

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