El AgustaWestland Project Zero es un avión híbrido de rotor basculante y propulsor de turbina . Lo ha desarrollado AgustaWestland como demostrador tecnológico y se utiliza para investigar la propulsión totalmente eléctrica y otras tecnologías avanzadas. Es el primer avión de rotor basculante eléctrico del mundo. [1]
En diciembre de 2010, la dirección de AgustaWestland aprobó la formación de un equipo dirigido por James Wang con la intención de producir un demostrador tecnológico que incorporase tantas innovaciones nuevas como fuera posible en un único fuselaje. [2] En 2013, Wang señaló que las tecnologías eléctricas estaban avanzando rápidamente y que la función del Proyecto Zero era lograr la preparación con tecnologías de aeronaves eléctricas: "En lugar de esperar a que la batería mejore aún más y luego trabajar en la tecnología de aeronaves eléctricas, el equipo se ha posicionado para estar listo para la próxima generación de baterías". [3]
En AgustaWestland y sus empresas asociadas, un total de dos docenas de ingenieros a tiempo completo trabajaron en el proyecto en un estilo de desarrollo de tipo skunkworks en las instalaciones de AgustaWestland en Cascina Costa en Italia. [4] Según Wang, los designados para el equipo fueron seleccionados a mano y, por lo general, eran jóvenes y apasionados; cada miembro tenía una especialidad específica en un área. [5] El equipo decidió rápidamente que, en lugar de buscar un avión o helicóptero con propulsión eléctrica pero por lo demás convencional, se adoptaría un enfoque más radical: un rotor basculante eléctrico de dos rotores , sin transmisión ni platos cíclicos . Wang resumió la filosofía del equipo como "Todo lo que sea casi imposible, lo queremos hacer". [6]
Al notar que el desarrollo del AgustaWestland AW169 se había completado en menos de cuatro años, la gerencia decidió desafiar al equipo a completar el proyecto en un solo año, incluidas las pruebas de vuelo iniciales. El equipo trabajó casi continuamente, 24 horas al día y siete días a la semana durante el período inicial de seis meses. [6] Los miembros del equipo no esperaban correos electrónicos ni mensajes de voz , sino que se comunicaban directamente entre sí en persona, ya que estaban ubicados en la misma oficina, lo que también ayudó a mantener el secreto: el trabajo en equipo directo de esta manera fue muy fomentado. [7] El Grupo de Conceptos Avanzados de AgustaWestland realizó pruebas exhaustivas de modelos para el proyecto; esto implicó la creación de múltiples modelos a escala 1/10 con capacidad de vuelo, que se volaron para probar los extremos de la envolvente de vuelo debido a la forma atípica de la aeronave. [2] El uso de herramientas de diseño asistido por computadora (CAD) también fue esencial para cumplir con el cronograma extremadamente rápido del programa; tanto la dinámica de fluidos computacional como el modelado de elementos finitos se utilizaron ampliamente. [3]
Varias empresas en Italia, el Reino Unido, los EE. UU. y Japón trabajaron en el diseño y/o fabricación de elementos del Proyecto Zero, incluidas cuatro sucursales diferentes de Finmeccanica . Ansaldo Breda diseñó un inversor de motor eléctrico hecho a medida y el algoritmo de control del motor que lo acompaña, Selex ES proporcionó la computadora de control de vuelo de alta integridad y la unidad de control del actuador. [8] Lucchi R. Elettromeccanica construyó a medida los motores magnéticos permanentes de flujo axial ; Rotor Systems Research LLC trabajó en conjunto con AgustaWestland en el diseño aerodinámico de las palas del rotor . [6] Lola Composites produjo el material compuesto del que están hechas la mayoría de las superficies exteriores de polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP), mientras que UCHIDA fabricó la estructura compuesta para las palas del rotor, las cubiertas y los radios. [6] Stile Bertone trabajó para desarrollar el estilo estético y aerodinámico de la aeronave. [8]
La designación de Proyecto Cero se derivó de la observación de que se trataba de un proyecto interno único sin ningún equivalente comparable dentro de la historia de la empresa. [2] El desarrollo del Proyecto Cero se llevó a cabo en un corto período de tiempo; el tiempo entre el inicio de la fase de diseño y el primer vuelo del demostrador en sí fue inferior a seis meses. [8] Para garantizar que se obtuvieran beneficios tangibles del proyecto, se decidió que se debía producir y volar un avión a escala real. [9] En junio de 2011, un demostrador a escala real realizó un vuelo cautivo inicial en Cascina Costa, Italia. [2] Según Wang, no hubo necesidad de ningún rediseño o trabajo correctivo "Todo funcionó, todo el diseño, a la primera". [9]
El 4 de marzo de 2013, la existencia del programa se anunció al público en la Heli-Expo de la Asociación Internacional de Helicópteros (HAI) . [10] En junio de 2013, la aeronave se exhibió públicamente en el Salón Aeronáutico de París . [11] A principios de 2014, el equipo del Proyecto Zero recibió el prestigioso premio Grover E. Bell 2014 de AHS International , llamado así por el difunto hermano de Larry Bell , otorgado a la persona u organización que ha fomentado y alentado la investigación y la experimentación en el desarrollo de helicópteros. [12]
Tras el período de pruebas de vuelo, AgustaWestland se dedicó a aprender del proyecto y a estudiar los medios para transferir las tecnologías producidas a su línea de productos de helicópteros existente. Se ha hecho hincapié en que el Proyecto Zero en sí no es un producto, sino una inversión en tecnologías que benefician a la empresa en general. [9] En 2016, se observó que el sistema de control de palas activo desarrollado para el Proyecto Zero, que elimina la necesidad de un plato oscilante y un sistema de amortiguación de vibraciones independiente, iba a someterse a pruebas de vuelo en un AgustaWestland AW139 ; por separado, las leyes de control de vuelo utilizadas por el Proyecto Zero se utilizarán para un futuro proyecto de rotor basculante de AgustaWestland. [13]
El Grupo de Conceptos Avanzados ha previsto diversas alternativas de propulsión para el Proyecto Cero, entre ellas la propulsión diésel híbrida, la incorporación de pilas de combustible y otras tecnologías no especificadas. [9] En su configuración original, el límite operativo actual es de diez minutos de tiempo de vuelo; en 2016, Wang afirmó que tiene la esperanza de que la tecnología de baterías avance en una década para permitir un tiempo de funcionamiento de 100 minutos. [14]
El Proyecto Zero es un convertiplano no convencional de propulsión eléctrica con configuración de rotor basculante . [6] Es un demostrador avanzado, destinado a explorar y mostrar las capacidades de la propulsión eléctrica en la aviación. La aeronave está propulsada por baterías recargables. [15] AgustaWestland ha declarado que, cuando se le dote de un motor adecuado, la aeronave sería capaz de alcanzar velocidades equivalentes a los diseños tradicionales de rotor basculante y poseería una altura de crucero típica del doble de la de un helicóptero convencional. [6] El demostrador de tecnología no ha sido optimizado para la producción. [6] Puede ser pilotado por un solo piloto sentado en la cabina o, alternativamente, puede operarse como un vehículo aéreo no tripulado . [14]
La clave del Proyecto Zero es el innovador sistema de propulsión que se desarrolló para demostrar y probar. Los dos grandes rotores de la aeronave son impulsados por motores eléctricos avanzados , que a su vez funcionan con energía almacenada en baterías [8] [3] El diseño totalmente eléctrico elimina la necesidad de una transmisión , como la que se usa en las aeronaves convencionales; también funciona con bajas firmas acústicas y térmicas y sin dependencia del oxígeno . [3] En tierra, las baterías se pueden recargar inclinando los rotores hacia el viento para que actúen como turbinas . El demostrador fue diseñado para acomodar numerosas fuentes de energía diferentes para los motores eléctricos; también existe una opción de propulsión híbrida alternativa, que utiliza un motor diésel liviano para impulsar un generador para proporcionar electricidad a los motores, que fue desarrollado por ORAL Engineering. [8] Durante el vuelo de crucero, la mayor parte de la sustentación la proporcionan las alas; las alas exteriores son desmontables, lo que podría ser útil para misiones de corto alcance que utilicen principalmente el "modo helicóptero" de vuelo. [3]
Más del 80 por ciento de la composición del avión son materiales compuestos , incluyendo toda la piel, las palas del rotor , la cubierta y los radios; la estructura es casi en su totalidad de aluminio y carbono. Los materiales fueron seleccionados sobre la base de proporcionar la mayor velocidad con un peso y costos financieros razonables. [16] Según la compañía, el avión "no emplea hidráulica, no quema combustibles fósiles y genera cero emisiones". [2] En lugar de hidráulica , se han utilizado actuadores electromecánicos para funciones como la retracción del tren de aterrizaje , la inclinación de las góndolas y el accionamiento de los elevones del avión ; estos actuadores fueron desarrollados específicamente por Microtecnica. [8]
Las tecnologías clave del Proyecto Cero han sido patentadas; una patente europea, EP2551190 (A1), fue presentada el 29 de julio de 2011 y concedida el 30 de enero de 2013, [17] mientras que patentes (que enumeran a James Wang como inventor) también fueron concedidas en paralelo en los Estados Unidos, US2013026303 (A1); [18] Otras patentes fueron presentadas en Corea (KR20130014450 (A)), Japón (JP2013032147 (A)) y China (CN102897317 (A)). [6]
En junio de 2011, el demostrador no tripulado realizó su primer vuelo cautivo en las instalaciones de AgustaWestland en Cascina Costa, Italia. [2] Voló en áreas seguras varias veces en 2011 y 2012, incluidos vuelos con y sin las cubiertas entubadas alrededor de sus rotores basculantes; una modificación adicional incluyó un conjunto alternativo y más avanzado de palas de rotor con un giro no lineal y la instalación de perfiles aerodinámicos personalizados. Las pruebas de vuelo permitieron el ajuste fino del sistema de propulsión, lo que resultó en una ganancia del 30 por ciento en potencia efectiva. [2]
El Proyecto Zero ha aparecido en numerosas ocasiones en público desde que se reveló en marzo de 2013. Las pruebas de vuelo también han continuado, centrándose en modelos a escala 1/3 en lugar del demostrador a escala real debido a la limitada autonomía de vuelo que posee. En febrero de 2016, se anunció que se instalaría un sistema de propulsión híbrido en la aeronave a escala real, con el objetivo de ampliar la autonomía de vuelo de 10 minutos a 35-45 minutos. [13]
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