Por Santiago Rivas
En un diálogo con Brice Makinadjian, ingeniero jefe del programa Racer de Airbus Helicopters, indagamos sobre cómo la empresa está avanzando en el concepto de aeronaves de alas rotativas más rápidas y ya pensando en su aplicación práctica, de manera de poder evolucionar hacia un producto comercial.
Pucará Defensa: ¿Por qué Airbus desarrolló el Racer? ¿cómo fueron los desafíos y qué espera lograr Airbus en el futuro?
Brice Makinadjian: Empezaré desde el principio. El demostrador Racer es la respuesta de Airbus para saber cómo procedemos para despegar verticalmente, mientras podemos volar a alta velocidad.
PD: ¿Y empezaron a trabajar sobre la base del X³?
BM: Exactamente. Hace unos 15 años trabajamos en el primer demostrador tecnológico que fue el X³. Y en ese momento la idea era demostrar que tecnológicamente somos capaces de volar a velocidades entre 220 y 250 nudos con la configuración adecuada en términos de diseño, cargas y maniobrabilidad, de mantenibilidad de todos los parámetros principales que podrían llevar a tener un producto final. Y la respuesta fue sí, podemos hacerlo. Aunque, en paralelo, el X³ era un demostrador de tecnología, no se hizo para demostrar ninguna misión. Por lo tanto, el segundo paso en nuestra estrategia fue construir un demostrador que fuera capaz de realizar misiones en las que la velocidad importa. Y así es como nace el Racer, capitalizando la experiencia del X³ e innovando en nuevos ladrillos que mejorarían nuestra fórmula.
Si ves el Racer, en primer lugar, ves que las hélices están en modo pusher, detrás de las alas y las alas no son una sola, son alas dobles con un ala superior e inferior que tiene el efecto de proporcionar un área muy grande de seguridad en la parte delantera, donde se puede embarcar y desembarcar a la gente. Y el demostrador Racer tiene cierta carga útil y cierto alcance que nos hace capaces de demostrar misiones donde la velocidad importa. En el mundo civil hablamos de EMS, servicios médicos de emergencia, transporte de pasajeros y luego en el área militar hablamos de muchas misiones donde la velocidad importa, transporte de tropas, búsqueda y rescate, también podemos tener una versión para combate, y la versión multirol, donde se pueden aprovechar todas las capacidades de la aeronave, no solo la velocidad.
El X³ y el Racer, donde el segundo evoluciona sobre los aprendizajes obtenidos con el primero.
PD: ¿Por qué se seleccionó esta configuración con los rotores en posición pusher en los lados y no configuraciones como en la parte trasera del helicóptero?
BM: Elegimos esta fórmula porque, según la experiencia que tuvimos con el X³, es para nosotros la mejor. Para volar a alta velocidad con los costes controlados y por eso en el demostrador Racer hemos elegido la velocidad de 220 nudos y no superior, porque tecnológicamente somos capaces de volar a velocidades más altas, pero en este momento sabemos que, si vamos con velocidades más altas, iríamos en limitaciones de diseño que nos llevarán a plantear una aeronave que sería muy costosa. Y esto no es lo que queremos, porque lo que sabemos es que a todos los clientes al final les va a interesar el coste de la velocidad. Sabes que la gravedad es la gravedad, la densidad es la densidad, nunca cambiará. Si quieres ir a alta velocidad y despegar verticalmente, necesitas agregar componentes, cuando agregas componentes agregas peso, agregas costo, agregas mantenimiento, agregas complejidad.
Para responder a una parte de tu pregunta, no elegimos el tilt rotor, porque está en la parte superior de la complejidad, la cantidad de elementos, el hecho de que haya un modo de transición que es muy delicado de dominar, incluso en términos de habilidades de pilotaje.
Vemos también que, en términos de maniobrabilidad, realmente no es la aeronave que abordará todas las misiones, y estas son las razones por las que no vamos a ir al tilt rotor.
Luego, en comparación con el rotor contrarrotativo y el rotor lateral en la parte trasera de la aeronave de Lockheed Martin, en nuestro caso imaginamos una aeronave que tendría un rotor en la parte trasera, hicimos el estudio en cuanto a cualidades de manejo y CG, centro de gravedad, es algo que claramente no es factible cuando hablamos de transporte de tropas. Tener un CG que sea relevante para todas las misiones con tropas y con la cabina que sería capaz de transportar las tropas, es algo que realmente no es factible y que sería muy complejo, muy caro, muy difícil de controlar. Así que, por el momento, no es realmente la solución.
PD: ¿Cuánto compleja es esta solución en cuanto al mantenimiento en comparación con un helicóptero normal?
BM: El Racer significa Rapid And Cost Efficient Rotorcraft (Helicóptero Rápido y Rentable), por lo que hicimos todo el diseño para respetar este nombre e hicimos el diseño con tecnologías que ya estamos dominando en nuestro portafolio en términos mecánica, caja de engranajes principal, transmisiones, rotores, para los rotores laterales, por ejemplo, usamos palas que son fabricadas por un especialista en hélices de Alemania, y las palas son de madera, por lo que realmente utilizamos tecnologías maduras y un diseño muy simple. Todo está conectado entre sí y es comparable a lo que tenemos actualmente en nuestra flota. Y si comparas una aeronave de la misma clase con el Racer, tienes en términos de diferencia solo un rotor adicional, porque ves que en el Racer tenemos un rotor principal y dos rotores laterales. Los dos rotores laterales son para la propulsión y para las funciones anti-par. Entonces, al final, cuando se compara con el helicóptero convencional, solo hay un rotor lateral extra. Hicimos una primera estimación de costo adicional para esta fórmula y en este momento estamos entre un 10 y un 15% en comparación con un helicóptero convencional, es muy preliminar, pero es decir que no será el doble o el triple del precio de lo que tenemos en este momento.
PD: ¿Y tienen comparaciones con los aviones?
BM: Lo estamos comparando con los helicópteros, porque estamos bastante lejos de los aviones de ala fija. Por lo tanto, no es el objetivo competir con el ala fija.
PD: ¿Por qué utilizan la solución con dos alas en lugar de una como el X³?
BM: Esta es una muy buena pregunta. Hay muchas razones, la primera es permitir esta área de seguridad que describí al comienzo de la discusión. Al tener las dos alas, podemos poner las hélices en la parte trasera de las alas y tener esta zona de seguridad para embarcar y desembarcar de la aeronave. Este es el primer punto, el segundo es que al hacerlo estamos aumentando mecánicamente la rigidez de las alas porque es una especie de triángulo cerrado. En lugar de una simple viga que tiene una masa en la punta y que se doblaría muy fácilmente. Y luego para la transferencia de cargas es mucho más eficiente y, con la misma cantidad de peso e incluso menos, tienes más rigidez y es porque dentro de las alas superiores tienes el eje de transmisión que une la caja de engranajes principal a la caja de engranajes lateral y este eje de transmisión tiene la capacidad de flexión que se debe respetar para todas las fases de vuelo y con el triángulo es mucho más fácil de respetar. La tercera razón es que, en términos de efecto de flujo descendente, si tienes una sola ala, tendrás más superficie bajo el rotor que si tienes una doble ala superpuesta. Y ganamos algunos rendimientos en vuelo estacionario con este tipo de diseño y luego la cuarta razón es que también hemos aumentado el rendimiento de los rotores laterales. Porque cuando la aeronave está volando con velocidad, debido a la presencia de las alas, se crea un vórtice desde la parte inferior del ala hasta la parte superior, que va en una dirección, y nosotros hicimos el diseño para que las palas del rotor giren en la otra dirección. Por lo tanto, la velocidad que afecta a las palas es mayor que su velocidad de rotación, porque se suma la velocidad del vórtice y con eso podemos tener un 10% más de eficiencia en los rotores que proporcionan la velocidad.
PD: ¿A esto también ayuda tener los rotores en una posición pusher en la parte trasera del ala?
BM: Sí, esto se debe al hecho de que está en pusher, y también lo hicimos en posición pusher porque tenemos el doble ala. Que sea más fácil la integración í. Y lo que es importante destacar es que hemos utilizado el ala inferior para integrar los trenes de aterrizaje. Entonces, cuando estamos en vuelo y los trenes de aterrizaje están plegados, tienes una aeronave muy delgada y muy eficiente aerodinámicamente, que es la clave de la velocidad. Nuestra aeronave tiene una resistencia aerodinámica muy baja, en este momento nuestras primeras mediciones están mostrando que estamos incluso más bajos de lo que esperábamos. Y para la velocidad, es un parámetro clave.
PD: ¿Y cómo es el rendimiento en vuelo estacionario, con las hélices en las alas y el efecto del rotor principal en las alas?
BM: Para ser claros, nunca seremos tan eficientes como un helicóptero convencional en vuelo estacionario debido al hecho que describí antes con los elementos adicionales. Seguro que estaremos un poco más abajo, pero tenemos algunas tecnologías que son capaces de recuperar este hueco y, por ejemplo, el botalón de cola es asimétrico, cuando el rotor está enviando el aire a través del botalón de cola, crea cargas en la dirección lateral que ayudan a las hélices laterales a proporcionar la función anti-par. Y podemos ahorrar entre un 8 y un 10% de energía utilizando este botalón de cola asimétrico. Y luego también tenemos el hecho de que tenemos las alas dobles que minimizan el efecto del flujo descendente. Al final, no puedo dar los números en este momento porque todavía lo estamos evaluando con precisión, pero estaremos cerca de lo convencional.
PD: ¿Y cómo ve la evolución de estas tecnologías para el futuro y las aplicaciones en las diferentes misiones, como SAR y militares?
BM: Hacemos el demostrador para evaluar algunas misiones. La primera parte de la campaña de pruebas de vuelo es abrir el dominio de vuelo y demostrar las capacidades y el rendimiento de la aeronave. Y el segundo paso de la campaña es demostrar las misiones con los clientes potenciales. Por lo tanto, la idea es realmente estimular el mercado, mostrar lo que somos capaces de hacer y luego, si la respuesta es positiva, podemos decidir proponer un producto tanto en el mercado civil como en el militar. Pero dependerá de los diferentes comentarios que obtengamos. Y luego lo que también hay que tener en cuenta es que una de las ventajas de esta fórmula en comparación con las otras de las que hemos hablado antes es que podemos tener un alto nivel de similitud entre un helicóptero convencional y uno de alta velocidad. Seré un poco más preciso, somos capaces de reutilizar los motores, la caja de engranajes principal, los rotores y las palas del helicóptero convencional o, por el contrario, podemos hacer un helicóptero convencional, tomar la parte superior y ponerla en la versión de alta velocidad, porque en el principio del diseño hemos tomado la limitación de tener una caja de engranajes que sea compatible tanto con la versión convencional como con la de alta velocidad. Por lo tanto, significa que en el futuro también podemos decidir reutilizar algún ladrillo tecnológico que tengamos en el demostrador de nuestra flota heredada, podría ser una caja de engranajes o el botalón asimétrico.
PD: Dice que están en la primera etapa de la campaña de pruebas. ¿Cuándo planean iniciar la segunda, para probarlo operativamente?
BM: Por el momento estamos bastante bien en términos de planificación con respecto a nuestra campaña de pruebas de vuelo, lo que significa que estamos abriendo el dominio de vuelo y queremos comenzar las pruebas de vuelo de demostración a nuestros clientes potenciales a principios del próximo año.
PD: ¿Y cómo están trabajando con los posibles clientes u operadores?
BM: Tenemos un intercambio con nuestros departamentos estratégicos y comerciales y hacemos algunas visitas a los clientes potenciales, cuando están visitando el sitio, tenemos la posibilidad de mostrar el Racer para explicar y obtener su retroalimentación.
PD: De acuerdo con lo que recibió de los operadores, ¿ve que hay una parte del mercado que quiere este tipo de helicóptero?
BM: Por el momento no tengo esta información y es uno de los objetivos de la campaña de pruebas, pero eso es lo que estamos haciendo.
Quizás algo que es de interés de lo que no hablamos, al principio del programa para el demostrador tenemos como objetivo la reducción del consumo de combustible y también la reducción de emisiones y en este momento ya hemos medido que somos capaces de demostrar que estamos quemando un 20% menos de combustible en comparación con una aeronave que estaría en el mismo rango en términos de peso, lo cual es bastante importante. Y durante el 2025 volaremos con un sistema que se llama Eco Mode, que desarrollamos con Safran y que le daría la capacidad a la aeronave de volar con un solo motor, el otro está en modo de reposo y con este sistema podremos demostrar un 15 a 20% adicional de ahorro en términos de consumo de combustible volando a 180 nudos, que ya es una velocidad superior a la que somos capaces de hacer con un helicóptero convencional del mismo peso máximo de despegue. Sin embargo, que tendría una cabina más grande que la que tenemos en el Racer, porque cuando buscas velocidad necesitas añadir componentes y esto no es gratis, obviamente, la cabina del Racer sería un poco más pequeña que de un helicóptero del mismo peso de despegue. Pero a pesar de esta reducción de cabina, somos capaces, con las primeras mediciones, de comunicar que realmente estamos muy bien en términos de consumo de combustible debido a la muy baja resistencia aerodinámica que tenemos, y será muy interesante en términos de posibles casos de negocios.
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