Se espera que el proyecto de aeronave totalmente eléctrica X-57 Maxwell de la NASA, después de haber hecho contribuciones sustanciales a los campos de la tecnología de baterías y el diseño de control de motores, complete sus operaciones en septiembre de 2023. Aunque el X-57 no ha completado su vuelo inaugural debido a problemas mecánicos y la escasez de componentes, el objetivo principal del proyecto no era desarrollar un prototipo funcional, sino construir un banco de pruebas para tecnologías y métodos de diseño. Crédito: NASA Langley/Laboratorio de Conceptos Avanzados, AMA, Inc.
El proyecto de avión totalmente eléctrico X-57 Maxwell de la NASA, diseñado como un banco de pruebas para tecnologías de propulsión eléctrica, dejará de operar en septiembre de 2023. A pesar de que no tuvo un vuelo inaugural debido a desafíos técnicos, el proyecto ha hecho contribuciones significativas en áreas como la tecnología de baterías y Diseño de control de motores. Los hallazgos se documentarán y compartirán con la industria, lo que contribuirá al objetivo de EE. UU. de cero emisiones netas de gases de efecto invernadero de la aviación para 2050.
El proyecto de aeronave totalmente eléctrica X-57 Maxwell de la NASA completará las actividades operativas de la aeronave a fines de septiembre, y las actividades de documentación y cierre continuarán durante varios meses después. La investigación del X-57 proporciona a los investigadores de aviación cientos de lecciones aprendidas, así como un desarrollo revolucionario en áreas que van desde la tecnología de baterías hasta el diseño de control de motores de crucero.
“El objetivo de la NASA es impulsar la innovación a través de la investigación innovadora y el desarrollo tecnológico. El equipo del proyecto X-57 ha hecho exactamente eso, brindando información crítica a la industria a través de las lecciones aprendidas, y estamos viendo los beneficios demostrados por las compañías de aviación comercial estadounidenses que buscan cambiar la forma en que volamos”, dijo Brad Flick, director de X. -57 Armstrong Flight Research Center de la NASA en Edwards, California, donde se desarrolló el avión X-57. “Estoy increíblemente orgulloso de su tenacidad e ingenio, ya que lideraron el camino en la propulsión electrificada. El futuro de la propulsión electrificada es posible gracias a sus contribuciones”.
El avión totalmente eléctrico X-57 de la NASA en configuración Mod II se somete a pruebas de alto voltaje en 2021. Crédito: NASA/Carla Thomas
La finalización de las operaciones de aeronaves para septiembre de 2023 no incorporará el primer vuelo de la aeronave X-57. El proyecto enfrentó varios desafíos para un vuelo seguro, incluidos problemas mecánicos al final de su ciclo de vida y la falta de disponibilidad de los componentes críticos necesarios para desarrollar hardware experimental. Dado el final previsto de las operaciones de la aeronave, el programa no permitiría que el equipo lograra condiciones de vuelo aceptables.
Si bien la mayor parte del desarrollo del X-57 se completará en septiembre de 2023, el equipo completará oficialmente su trabajo varios meses después con publicaciones técnicas adicionales.
Las baterías de iones de litio X-57 de la NASA se instalarán en la aeronave en 2022. Crédito: NASA/Lauren Hughes
El propósito principal del proyecto X-57 fue brindar información sobre el diseño con un enfoque en la propulsión eléctrica de la aeronave y el proceso de aeronavegabilidad con los reguladores. Esta información ya ha impactado y seguirá impactando el desarrollo de enfoques de certificación avanzados para la propulsión eléctrica en los mercados emergentes de aeronaves eléctricas. El objetivo no era desarrollar un prototipo, sino desarrollar una plataforma de prueba para tecnologías y métodos de diseño. Y el equipo hizo exactamente eso, documentando y publicando las brechas tecnológicas y sus soluciones a medida que se iban descubriendo para que las partes interesadas de la industria pudieran aprovechar estas lecciones lo más rápido posible.
“Han hecho cosas que nunca antes se habían hecho, y eso nunca es fácil”, dijo Flick. “Mientras nos preparamos para terminar este proyecto a finales de este año, veo una larga lista de logros para celebrar y una industria que está mejor hoy gracias a su trabajo”.
Susanah Kowalewski de la NASA Glenn prepara un controlador de motor de crucero para la prueba. Crédito: NASA
El X-57 es parte del compromiso de la NASA de apoyar el objetivo climático de EE. UU. de lograr cero emisiones netas de gases de efecto invernadero de la industria de la aviación para 2050. Desde 2016, el proyecto ha compartido lecciones aprendidas sobre tecnología de baterías, interferencia electromagnética, diseño de controladores de motores y mucho más. La NASA continuará su investigación sobre aeronaves eléctricas a través de otros proyectos, incluida la demostración de vuelo del tren motriz electrificado.
El avión se construyó modificando un Tecnam P2006T italiano para que fuera propulsado por un sistema de propulsión eléctrica. El uso de un diseño de aeronave existente permitió al equipo comparar sus datos con los de un modelo base impulsado por motores de combustión tradicionales.
Éxitos del X-57
Al principio del proyecto, los miembros del equipo X-57 descubrieron que necesitarían desarrollos significativos en la tecnología de baterías. Las baterías de iones de litio instaladas en la aeronave se calientan a medida que descargan energía, y demasiado calor puede provocar un sobrecalentamiento. El proyecto trabajó con Electric Power Systems en North Logan, Utah, para resolver este problema. Los ingenieros demostraron que el nuevo diseño del sistema de batería se mantendría dentro de los límites aceptables y seguros mientras alimentaba la aeronave.
El X-57 de la NASA prueba los motores funcionando con toda la energía de la batería. Crédito: NASA/Lauren Hughes
El diseño de los controladores de motor de crucero es otro éxito del proyecto X-57. Estos controladores convierten la energía almacenada en las baterías de iones de litio de la aeronave para alimentar sus motores, que impulsan sus hélices. Los controladores utilizan transistores de carburo de silicio para proporcionar una eficiencia del 98 % prevista para el despegue de alta potencia y el crucero, lo que significa que no generan un calor excesivo y pueden enfriarse con el aire que fluye a través del motor. El equipo ha diseñado unidades para cumplir con los exigentes requisitos térmicos y de masa y está compartiendo estos diseños en publicaciones técnicas para que la industria pueda usarlos como plataforma de lanzamiento para nuevos productos aeronáuticos. Más recientemente, los controladores de motores de crucero han superado satisfactoriamente las pruebas térmicas.
Durante la fase de integración, el equipo encontró interferencias electromagnéticas que afectaron el funcionamiento de los sistemas a bordo y requirieron una solución. Después de una extensa investigación, el equipo diseñó, desarrolló e instaló filtros que resolvieron el problema. El enfoque se agregará a los documentos técnicos y se compartirá con la industria y la comunidad de propulsión eléctrica.
El valor del trabajo pionero realizado en el proyecto X-57 está bien establecido y reconocido por la industria, y se seguirán publicando y compartiendo hallazgos de investigación adicionales con la comunidad técnica. Puede encontrar una lista de las contribuciones que el X-57 ha hecho hasta la fecha en el sitio web de artículos técnicos.
