Híbridos y Eléctricos

POR SU MAYOR CONSUMO ENERGÉTICO

¿Tiene sentido un avión eléctrico eVTOL de rotores pequeños? Lilium explica su proyecto

Mientras la mayoría de las propuestas de aviones eléctricos eVTOL implementan sistemas a base de grandes rotores, Lilium presenta un prototipo con 36 rotores pequeños que, en principio, eleva el gasto energético, ¿se está disparando en el pie?

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Los bancos de rotores pequeños en las alas del avión eléctrico eVTOL de Lilium están en desventaja en la fase de vuelo estacionario vertical, pero ofrece ventajas en el vuelo de crucero horizontal. Foto: Lilum.

Por razones físicas, en la aviación eléctrica los rotores pequeños ofrecen un empuje menos eficiente que los abiertos de gran diámetro y abiertos. Sin embargo, la empresa alemana Lilium cuenta probablemente con el avión eléctrico más atractivo de todas las propuestas actuales gracias a sus 36 pequeños rotores embebidos en conductos, una opción completamente opuesta a la elegida por la competencia que usa entre seis y ocho mucho más grandes. ¿Se equivoca Lilium en este planteamiento que da lugar a aviones eléctricos con menor autonomía?

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El avión eléctrico eVTOL de Lilium presenta una silueta de baja resistencia al vuelo horizontal. Imagen: Lilium.

La empresa ha decidido abordar este tema de frente y ha revelado cuáles son los motivos de Lilium para seguir esta estrategia. Su cofundador y presidente, Patrick Nathen y su nuevo director de tecnología, Alistair McIntosh, ex ingeniero jefe de Rolls-Royce en Alemania, han hablado de los pros y los contras de los rotores pequeños en el blog de la web de la compañía.

McIntosh admite que es cierto que su diseño de avión eléctrico eVTOL con sus pequeños rotores con conductos y una alta carga de disco (la relación entre el peso total y el área de los rotores), utiliza el doble de energía en un vuelo estacionario que en un modelo similar con rotores basculantes más grandes. Sin embargo, después de los primeros 30 segundos de elevación y transición vertical, los pequeños bancos de ventiladores ofrecen una baja resistencia al vuelo horizontal, que es en el que pasarán la mayor parte de su tiempo.

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Lilium pierde eficiencia en la fase de vuelo estacionario, debido a los pequeños rotores y a la alta carga de disco, en comparación a otros sistemas de vuelo. Imagen: Lilium.

Esta reflexión quiere decir que Lilium no basa su proyecto en la movilidad aérea urbana (taxis aéreos), sino que está más interesado en la movilidad aérea regional, es decir, viajes entre ciudades de hasta 200 kilómetros inicialmente, manteniendo velocidades de hasta 300 km/h, que tan solo requieren un minuto o menos de tiempo de vuelo vertical en los que están en desventaja energética. 

“Nuestra idea siempre ha sido emplear rotores con conductos bastante pequeños con un diseño compacto”, asegura Nathen. “Los beneficios económicos que obtenemos de su mayor eficiencia en los vuelos de crucero superan las desventajas normalmente percibidas de los rotores más pequeños".

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El flujo del aire y los revestimientos acústicos hará que estos pequeños rotores con conductos sean mucho más silenciosos que los rotores abiertos. Imagen: Lilium

El tratamiento acústico de los rotores pequeños los hacen también más silenciosos. Una vez que se aplican revestimientos acústicos emiten hasta 10 dB menos que los aviones de rotor abierto, y son prácticamente inaudibles en el vuelo de crucero. La compacidad de su empaque, según dice la compañía, permitirá a Lilium escalar su carga útil sin tener que aumentar la huella de su avión, lo que significa que el diseño actual de siete asientos puede crecer fácilmente para llevar hasta 16 pasajeros.

Según explica Nathen, lo explicado cumple con los dos objetivos que buscan con este diseño: accesibilidad y asequibilidad. La primera está relacionada con su funcionamiento en zonas urbanas, para lo que el bajo nivel de ruido es fundamental. Los rotores pequeños de Lilium generan siempre menos ruido. La segunda está relacionada con la escalabilidad de la aeronave para manejar diferentes cargas útiles. “Podemos ir a una aeronave más grande, tiene el mismo atractivo estético y puede transportar a más personas".

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Escalar el tamaño de los rotores abiertos exige aumentar el tamaño del avión y también eleva el ruido de tal manera que no podrán operar en helipuertos urbanos. Imagen: Lilium.

Según McIntosh estos dos objetivos no se pueden lograr con un avión eléctrico eVTOL de rotores abiertos más grandes. Son demasiado voluminosos y por lo tanto ruidosos para trabajar en helipuertos urbanos. La única forma de aumentar la sustentación durante el despegue con un diseño de rotor abierto es aumentar los diámetros de la hélice y la velocidad de giro, lo que provoca problemas de ruido. “Si tiene seis hélices o 10, sea cual sea su disposición, habrá menos espacio físico para empaquetarlas una al lado de la otra. A medida que aumenta el tamaño de su carga útil, aumenta el tamaño del avión". Con rotores de diámetro pequeño la configuración es mucho más compacta y permiten aumentar la velocidad sin elevar demasiado el ruido, manteniendo el tamaño de la nave y aumentando su capacidad general.

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