El avance de la propulsión eléctrica produce un motor que podría ayudar a revolucionar la aviación ecológica

Los ingenieros del MIT dicen que han desarrollado un nuevo motor que podría usarse para electrificar aviones grandes, reduciendo significativamente su huella de carbono con la ayuda de una nueva e innovadora tecnología de propulsión eléctrica.

El motor de 1 megavatio ya ha pasado por el diseño y las pruebas de sus componentes principales, lo que, según el equipo del MIT, ayuda a demostrar que su generación de energía es comparable a los motores de aviones pequeños actuales.

Cada año, la industria de la aviación produce más de 850 millones de toneladas de contaminación por dióxido de carbono. Si no se mitigan, esos niveles podrían aumentar hasta tres veces para mediados de siglo, preocupaciones que han llevado a límites en las emisiones de dióxido de carbono de los vuelos internacionales que se han instituido en los últimos años.

Debido a su enorme huella de carbono, la electrificación se ha visto durante mucho tiempo como el camino más viable para ayudar a que la industria de la aviación sea más respetuosa con el medio ambiente.

Desde mediados del siglo XIX, las máquinas eléctricas han operado bajo la premisa general de que la cantidad de energía generada depende del tamaño de las bobinas de cobre y del rotor magnético que se usa para alimentar el motor de la máquina. Proporcional a la potencia que puede producir una máquina es el calor que genera, el cual a escalas tan grandes requiere de mecanismos de refrigeración que aumentan los requerimientos de espacio para su funcionamiento.

Debido a estos factores, actualmente solo los aviones más pequeños cuentan con generación de energía completamente eléctrica, ya que los requisitos para electrificar aviones comerciales y otros aviones más grandes requieren motores que puedan producir energía a escala de megavatios.

Sin embargo, producir cantidades tan grandes de energía no es una tarea fácil y, en términos de viabilidad, requeriría sistemas híbridos turboeléctricos que combinen componentes de motores eléctricos con propulsión de turbinas de gas.

Zoltan Spakovszky, líder del proyecto del MIT y profesor de aeronáutica T. Wilson de la universidad y director de su Laboratorio de turbinas de gas (GTL), llama a los motores de clase de megavatios que su equipo prevé "un factor clave para hacer más ecológica la aviación", independientemente de si el El sistema resultante depende parcialmente de baterías, hidrógeno, amoníaco o una variedad de combustible de aviación ecológico.

Al aprovechar la fuerza electromagnética para producir movimiento, los motores eléctricos funcionan generando campos magnéticos usando bobinas de cobre, cerca de las cuales un imán gira en la misma dirección que el campo, que luego puede usarse para impulsar instrumentos giratorios como un ventilador o, en el caso de un avión, una hélice.

Spakovszky y su equipo dicen que el motor que están desarrollando actualmente podría combinarse con fuentes de energía eléctrica de baterías o celdas de combustible, que luego se canalizarían en trabajo mecánico que podría impulsar las hélices de un avión.

Otro posible diseño híbrido podría incorporar un motor a reacción turboventilador convencional que generaría energía eléctrica durante ciertas etapas de vuelo.

En última instancia, lo que Spakovszky y el equipo de ingeniería del MIT creen que realmente se requerirá para que la industria de la aviación sea lo suficientemente ecológica como para cumplir con los objetivos ambientales actuales será el desarrollo de diseños de aeronaves únicos e innovadores que combinen propulsión eléctrica híbrida con sistemas de combustible "inteligentes", así como como la construcción de aviones no convencionales del siglo XXI utilizando materiales avanzados.

"Esto es ingeniería dura, en términos de optimizar componentes individuales y hacerlos compatibles entre sí mientras se maximiza el rendimiento general", dijo Spakovszky en un comunicado de prensa del MIT.

"Hacer esto significa que tenemos que superar los límites en materiales, fabricación, gestión térmica, estructuras y rotordinámica y electrónica de potencia", agregó.

Afortunadamente, eso es precisamente lo que Spakovszky y su equipo han logrado hacer, al diseñar un motor eléctrico que consta de un rotor de alta velocidad equipado con una serie de imanes de orientación de polaridad variable, que pesa menos que un viajero aéreo adulto y no más grande que una maleta. .

El innovador motor nuevo también proporciona refrigeración con un intercambiador de calor, un dispositivo que transfiere calor de un área o medio a otro, así como un sistema electrónico de potencia distribuida que gestiona las corrientes suministradas a los devanados de cobre del motor a altas frecuencias.

"Esta es una máquina de alta velocidad", dijo Spakovszky, y agregó que las capacidades de alta conmutación entre las 30 placas de circuito del motor ayudan a facilitar la rotación continua mientras se genera un par, todo lo cual requiere campos magnéticos que se mueven muy rápidamente.

Spakovszky dice que se cree que su invento representa "el primer diseño integrado verdaderamente co-optimizado" de su tipo y, en los próximos años, podría ayudar a hacer realidad los aviones eléctricos a mayor escala, lo que podría marcar una revolución para ayudar a que la aviación sea más ecológica. .

El equipo del MIT planea presentar sus hallazgos al Instituto Estadounidense de Aeronáutica y Astronáutica en el evento del Simposio de Tecnologías de Aeronaves Eléctricas (EATS) a finales de este mes.

Micah Hanks es el editor en jefe y cofundador de The Debrief. Se le puede contactar por correo electrónico a [email protected]. Siga su trabajo en micahhanks.com y en Twitter: @MicahHanks.