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La economía de combustible en los aviones es la medida de la eficiencia energética del transporte de los aviones .La eficiencia del combustible aumenta con una mejor aerodinámica y al reducir el peso , y con un consumo de combustible específico del freno motor mejorado y una eficiencia de propulsión o consumo de combustible específico del empuje .La resistencia y el alcance se pueden maximizar con la velocidad óptima , y la economía es mejor en altitudes óptimas , generalmente más altas. La eficiencia de una aerolínea depende del consumo de combustible de su flota, la densidad de asientos , la carga aérea y el factor de carga de pasajeros , mientras que los procedimientos operativos como el mantenimiento y las rutas pueden ahorrar combustible.
El consumo promedio de combustible de los aviones nuevos cayó un 45% entre 1968 y 2014, una reducción anual compuesta del 1,3% con una tasa de reducción variable. En 2018, las emisiones de CO₂ ascendieron a 747 millones de toneladas en el transporte de pasajeros, lo que equivale a 8,5 billones de pasajeros-kilómetro (RPK) rentables , lo que supone una media de 88 gramos de CO₂ por RPK [2] (esto representa 28 g de combustible por kilómetro, o 3,5 L/ Consumo de combustible promedio de 100 km (67 mpg - EE. UU. ) por pasajero. Los vuelos con peor desempeño son viajes cortos de 500 a 1500 kilómetros porque el combustible utilizado para el despegue es relativamente grande en comparación con la cantidad gastada en el segmento de crucero, y porque los aviones regionales menos eficientes en combustible se suelen utilizar en vuelos más cortos [2] .
Las nuevas tecnologías pueden reducir el consumo de combustible del motor, como mayores relaciones de presión y derivación , turbofanes con engranajes , rotores abiertos , propulsión híbrida eléctrica o totalmente eléctrica ; y eficiencia de la estructura del avión con modernizaciones, mejores materiales y sistemas y aerodinámica avanzada.
Un avión propulsado contrarresta su peso mediante sustentación aerodinámica y contrarresta su resistencia aerodinámica con empuje . El alcance máximo del avión está determinado por el nivel de eficiencia con el que se puede aplicar el empuje para superar la resistencia aerodinámica .
Un subcampo de la dinámica de fluidos , la aerodinámica estudia la física de un cuerpo que se mueve en el aire. Como la sustentación y la resistencia son funciones de la velocidad del aire, sus relaciones son determinantes importantes de la eficiencia del diseño de una aeronave.
La eficiencia de la aeronave aumenta maximizando la relación sustentación-arrastre , que se logra minimizando la resistencia parásita y la resistencia inducida generada por la sustentación , los dos componentes de la resistencia aerodinámica. A medida que la resistencia parásita aumenta y la resistencia inducida disminuye con la velocidad, existe una velocidad óptima donde la suma de ambas es mínima; esta es la mejor relación de planeo . Para aviones propulsados, la relación de planeo óptima debe equilibrarse con la eficiencia del empuje.
La resistencia parásita está constituida por la resistencia de forma y la resistencia por fricción superficial , y crece con el cuadrado de la velocidad en la ecuación de resistencia . La resistencia de la forma se minimiza al tener el área frontal más pequeña y al agilizar la aeronave para obtener un coeficiente de resistencia bajo , mientras que la fricción de la piel es proporcional al área de la superficie del cuerpo y se puede reducir maximizando el flujo laminar .
La resistencia inducida se puede reducir disminuyendo el tamaño de la estructura del avión , el combustible y el peso de la carga útil , y aumentando la relación de aspecto del ala o utilizando dispositivos en la punta del ala a costa de un mayor peso de la estructura. [ cita necesaria ]
Al aumentar la eficiencia, una velocidad de crucero más baja aumenta la autonomía y reduce el impacto medioambiental de la aviación ; sin embargo, una velocidad de crucero más alta permite obtener más millas de pasajeros voladas por día.
Para vuelos supersónicos , la resistencia aumenta a Mach 1,0 pero vuelve a disminuir después de la transición. Con un avión diseñado específicamente, como el Aerion AS2 (descontinuado) , el alcance de Mach 1.1 a 3.700 millas náuticas es el 70% del alcance máximo de 5.300 millas náuticas a Mach 0,95, pero aumenta a 4.750 millas náuticas a Mach 1,4 para un 90% antes de caer nuevamente. . [3]
Los dispositivos de punta de ala aumentan la relación de aspecto efectiva del ala , reduciendo la resistencia inducida por la sustentación causada por los vórtices de la punta del ala y mejorando la relación de elevación a resistencia sin aumentar la envergadura. (La envergadura está limitada por el ancho disponible en el Código de referencia de aeródromo de la OACI ). Airbus instaló vallas en las puntas de las alas en sus aviones desde el A310-300 en 1985, y los alerones combinados Sharklet para el A320 se lanzaron durante el Salón Aeronáutico de Dubai de noviembre de 2009 . Su instalación añade 200 kilogramos (440 lb), pero ofrece una reducción del consumo de combustible del 3,5% en vuelos de más de 2.800 km (1.500 millas náuticas). [4]
En promedio, entre los grandes aviones comerciales, los Boeing 737-800 son los que más se benefician de los winglets. Promedian un aumento de eficiencia del 6,69% pero dependiendo de la ruta tienen una distribución de ahorro de combustible que va del 4,6% al 10,5%. Los Airbus A319 obtienen los ahorros de combustible y emisiones más consistentes gracias a los winglets. Los Airbus A321 promedian una mejora del 4,8% en el consumo de combustible, pero tienen la oscilación más amplia en función de rutas y aviones individuales, reconociendo una mejora de entre el 0,2% y el 10,75%. [5]
Como el peso genera indirectamente una resistencia inducida por la sustentación, su minimización conduce a una mejor eficiencia de la aeronave. Para una carga útil determinada, un fuselaje más ligero genera una menor resistencia. Se puede minimizar el peso mediante la configuración del fuselaje, la ciencia de los materiales y los métodos de construcción. Para obtener un mayor alcance, se necesita una fracción de combustible mayor del peso máximo de despegue , lo que afecta negativamente a la eficiencia. [ cita necesaria ]
El peso muerto de la estructura del avión y el combustible no es una carga útil que debe elevarse a una altitud y mantenerse en el aire, lo que contribuye al consumo de combustible. Una reducción del peso del fuselaje permite el uso de motores más pequeños y ligeros. El ahorro de peso en ambos permite una carga de combustible más ligera para una autonomía y carga útil determinadas. Como regla general, por cada 1% de reducción de peso se obtiene una reducción del consumo de combustible de aproximadamente un 0,75%. [6]
La fracción de carga útil de los aviones modernos de doble pasillo oscila entre el 18,4% y el 20,8% de su peso máximo de despegue, mientras que los aviones de pasillo único oscilan entre el 24,9% y el 27,7%. El peso de una aeronave se puede reducir con materiales livianos como titanio , fibra de carbono y otros plásticos compuestos si el gasto se puede recuperar durante la vida útil de la aeronave. Las ganancias en eficiencia de combustible reducen el combustible transportado, reduciendo el peso de despegue para una retroalimentación positiva . Por ejemplo, el diseño del Airbus A350 incluye una mayoría de materiales compuestos ligeros. El Boeing 787 Dreamliner fue el primer avión de pasajeros con una estructura compuesta principalmente . [7]
Para vuelos de larga distancia , el avión necesita llevar combustible adicional, lo que genera un mayor consumo de combustible. A partir de cierta distancia, resulta más eficiente hacer una parada a medio camino para repostar, a pesar de las pérdidas de energía en el descenso y el ascenso . Por ejemplo, un Boeing 777-300 llega a ese punto a 3.000 millas náuticas (5.600 km). Es más eficiente en combustible realizar un vuelo sin escalas a una distancia inferior a esta distancia y hacer una escala cuando se recorre una distancia total mayor. [8]
Los vuelos de pasajeros muy largos y sin escalas sufren la penalización de peso derivada del combustible adicional requerido, lo que significa limitar el número de asientos disponibles para compensar. Para tales vuelos, el factor fiscal crítico es la cantidad de combustible quemado por asiento-milla náutica. [9] Por estas razones, los vuelos comerciales más largos del mundo fueron cancelados c. 2013 . Un ejemplo es el antiguo vuelo de Nueva York a Singapur de Singapore Airlines, que sólo podía transportar 100 pasajeros (todos en clase ejecutiva) en un vuelo de 10.300 millas (16.600 km). Según un analista de la industria, "era prácticamente un camión cisterna de combustible en el aire". [10] Los vuelos 21 y 22 de Singapore Airlines se relanzaron en 2018 con más asientos en un A350-900 ULR.
A finales de la década de 2000 y principios de la de 2010, el aumento de los precios del combustible, junto con la Gran Recesión , provocaron la cancelación de muchos vuelos de larga distancia y sin escalas. Esto incluyó los servicios proporcionados por Singapore Airlines desde Singapur a Newark y Los Ángeles que finalizaron a fines de 2013. [11] [12] Pero como los precios del combustible han disminuido desde entonces y han entrado en servicio aviones más eficientes en el consumo de combustible, muchos ultra- Se han restablecido o programado recientemente rutas de larga distancia [13] (consulte Vuelos más largos ).
La eficiencia se puede definir como la cantidad de energía impartida al avión por unidad de energía en el combustible. La velocidad a la que se imparte energía es igual al empuje multiplicado por la velocidad del aire. [ cita necesaria ]
Para obtener propulsión, el motor de un avión es un motor de eje ( motor de pistón o turbohélice , con su eficiencia inversamente proporcional a su consumo de combustible específico de los frenos ) junto con una hélice que tiene su propia eficiencia de propulsión ; o un motor a reacción cuya eficiencia está dada por su velocidad aérea dividida por el consumo de combustible específico del empuje y la energía específica del combustible. [14] [ necesita cotización para verificar ]
Los turbohélices tienen una velocidad óptima por debajo de 460 millas por hora (740 km/h). [15] Esto es menos que los aviones a reacción utilizados por las principales aerolíneas en la actualidad; sin embargo, los aviones de hélice son mucho más eficientes. [16] [ necesita cotización para verificar ] El turbohélice Bombardier Dash 8 Q400 se utiliza por este motivo como avión de pasajeros regional. [17] [18] [ se necesita verificación ]
El costo del combustible para aviones y la reducción de emisiones han renovado el interés en el concepto de propfan para aviones de pasajeros con énfasis en la eficiencia del motor/estructura del avión que podría entrar en servicio más allá del Boeing 787 y el Airbus A350 XWB. Por ejemplo, Airbus ha patentado diseños de aviones con dos ventiladores de hélice contrarrotativos montados en la parte trasera. [19] Los ventiladores de hélice cierran la brecha entre los turbohélices, perdiendo eficiencia más allá de Mach 0,5-0,6, y los turbofan de alto bypass, más eficientes más allá de Mach 0,8. La NASA ha llevado a cabo un Proyecto Turbohélice Avanzado (ATP), donde investigaron un ventilador de paso variable que producía menos ruido y alcanzaba altas velocidades. [20]
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En Europa , en 2017, el consumo medio de combustible de las aerolíneas por pasajero fue de 3,4 l/100 km (69 mpg - EE. UU. ), un 24 % menos que en 2005, pero a medida que el tráfico creció un 60 % hasta los 1.643 mil millones de pasajeros-kilómetro , las emisiones de CO₂ aumentaron. en un 16% hasta 163 millones de toneladas, lo que equivale a 99,8 g/km de CO₂ por pasajero. [21] En 2018, las aerolíneas estadounidenses tuvieron un consumo de combustible de 58 mpg -US (4,06 L/100 km) por pasajero remunerado en vuelos nacionales, [22] o 32,5 g de combustible por km, generando 102 g CO₂ / RPK de emisiones.
En 2013, el Banco Mundial evaluó la huella de carbono de la clase ejecutiva como 3,04 veces mayor que la de la clase económica en aviones de fuselaje ancho , y la primera clase 9,28 veces mayor, debido a que los asientos premium ocupan más espacio, factores de peso más bajos y mayores franquicias de equipaje (suponiendo Factores de carga del 80% para clase económica, 60% para clase ejecutiva y 40% para primera clase). [23]
Con una eficiencia de propulsión constante, la velocidad máxima de alcance es cuando la relación entre velocidad y resistencia es mínima, [24] mientras que la resistencia máxima se logra con la mejor relación elevación-resistencia.
La densidad del aire disminuye con la altitud, lo que reduce la resistencia, suponiendo que la aeronave mantenga una velocidad aerodinámica equivalente constante . Sin embargo, la presión del aire y la temperatura disminuyen con la altitud, lo que hace que se reduzca la potencia máxima o el empuje de los motores de los aviones . Para minimizar el consumo de combustible, una aeronave debe volar cerca de la altitud máxima a la que puede generar suficiente sustentación para mantener su altitud. A medida que el peso del avión disminuye durante el vuelo, debido al consumo de combustible, aumenta su altitud de crucero óptima.
En un motor de pistón , la disminución de presión a mayores altitudes puede mitigarse mediante la instalación de un turbocompresor .
La disminución de la temperatura a mayores altitudes aumenta la eficiencia térmica . [ cita necesaria ]
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Desde principios de 2006 hasta 2008, Scandinavian Airlines volaba más lento, de 860 a 780 km/h, para ahorrar costes de combustible y frenar las emisiones de dióxido de carbono. [25]
De 2010 a 2012, la aerolínea nacional estadounidense con mayor eficiencia de combustible fue Alaska Airlines , debido en parte a que su filial regional Horizon Air volaba con turbohélices. [17] En 2014, MSCI clasificó a Ryanair como la aerolínea con menor intensidad de emisiones en su índice ACWI con 75 g CO 2 -e/ paquete-kilómetro de ingresos – por debajo de Easyjet con 82 g, el promedio con 123 g y Lufthansa con 132 g. mediante el uso de Boeing 737-800 de alta densidad con 189 asientos . En 2015, Ryanair emitió 8,64 Bn t de CO 2 en 545.034 sectores volados: 15,85 t por 776 mi (674 nmi; 1249 km) sector promedio (o 5,04 t de combustible: 4,04 kg/km), lo que representa 95 kg por 90,6 millones de pasajeros (30,4 kg de combustible: 3,04 L/100 km o 76 g CO 2 /km). [26]
En 2016, en las rutas transpacíficas , el consumo medio de combustible fue de 31 pax-km por litro (3,23 L/100 km [73 mpg - EE. UU. ] por pasajero). Las más eficientes en combustible fueron Hainan Airlines y ANA con 36 pax-km/L (2,78 L/100 km [85 mpg -EE.UU. ] por pasajero), mientras que Qantas fue la menos eficiente con 22 pax-km/L (4,55 L/100 km [51,7 mpg -EE.UU. ] por pasajero). [27] Los factores clave de la eficiencia fueron la cuota de transporte aéreo del 48%, la densidad de asientos del 24%, el consumo de combustible de los aviones del 16% y el factor de ocupación de pasajeros del 12%. [27] Ese mismo año, Cathay Pacific y Cathay Dragon consumieron 4.571.000 toneladas de combustible para transportar 123.478 millones de pasajeros-kilómetros rentables , o 37 g/RPK, un 25% más que en 1998: 4,63 L/100 km (50,8 mpg -EE.UU. ). [28] Nuevamente en 2016, el consumo de combustible del Grupo Aeroflot es de 22,9 g/ ASK , o 2,86 L/100 km (82 mpg -EE.UU. ) por asiento, 3,51 L/100 km (67,0 mpg -EE.UU. ) por pasajero en su 81,5% factor de carga. [29]
La economía de combustible en el transporte aéreo proviene de la eficiencia de combustible del modelo de avión + motor, combinada con la eficiencia de la aerolínea: configuración de asientos , factor de carga de pasajeros y carga aérea . En la ruta transatlántica , el mercado intercontinental más activo, el consumo medio de combustible en 2017 fue de 34 pax-km por litro (2,94 L/100 km [80 mpg -EE.UU. ] por pasajero). La aerolínea más eficiente en combustible fue Norwegian Air Shuttle con 44 pax-km/L (2,27 L/100 km [104 mpg - EE . UU. ] por pasajero), gracias a su eficiente Boeing 787 -8, una alta carga de pasajeros del 85%. factor y una alta densidad de 1,36 asientos/m 2 debido a un bajo 9% de asientos premium. Por otro lado, la menos eficiente fue British Airways con 27 pax-km/L (3,7 L/100 km [64 mpg -EE.UU. ] por pasajero), utilizando Boeing 747-400 de bajo consumo de combustible con una baja densidad de 0,75 asientos/ m 2 gracias a un elevado 25% de asientos premium, a pesar de un alto factor de ocupación del 82%. [30]
En 2018, las emisiones de CO₂ ascendieron a 918 Mt, de las cuales el transporte de pasajeros representó el 81% o 744 Mt, lo que representa 8,2 billones de kilómetros por pasajero : [31] un consumo medio de combustible de 90,7 g/RPK CO₂ - 29 g/km de combustible (3,61 L/RPK). 100 km [65,2 mpg - EE. UU. ] por pasajero)
En 2019, Wizz Air declaró unas emisiones de CO₂ de 57 g/RPK (equivalente a 18,1 g/km de combustible, 2,27 L/100 km [104 mpg -US ] por pasajero), un 40% menos que IAG o Lufthansa (95 g CO₂/ RPK - 30 g/km de combustible, 3,8 L/100 km [62 mpg -EE.UU. ] por pasajero), debido a sus clases ejecutivas , asientos de menor densidad y conexiones de vuelo . [32]
En 2021, la mayor densidad de asientos en su A330neo , con 459 asientos de clase única, permitió a Cebu Pacific reclamar la huella de carbono más baja con 1,4 kg (3 lb) de combustible por asiento cada 100 km, [33] equivalente a 1,75 L/ 100 km [134 mpg -EE.UU. ] por asiento.
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Los enfoques de descenso continuo pueden reducir las emisiones. [34] Más allá del taxi monomotor , el rodaje eléctrico podría permitir rodar únicamente con la potencia de la APU , con los motores principales apagados, para reducir el consumo de combustible. [35] [36]
Airbus presentó las siguientes medidas para ahorrar combustible, en su ejemplo de un A330 que volaba 2.500 millas náuticas (4.600 km) en una ruta como Bangkok-Tokio: la ruta directa ahorra 190 kg (420 lb) de combustible al volar 40 km (25 millas) menos ; Se consumen 600 kg (1300 lb) más de combustible si se vuela 600 m (2000 pies) por debajo de la altitud óptima sin optimización del perfil de vuelo vertical; navegar a Mach 0,01 por encima de la velocidad óptima consume 800 kg (1800 lb) más de combustible; 1000 kg (2200 lb) más de combustible a bordo consumen 150 kg (330 lb) más de combustible, mientras que 100 litros (22 imp gal; 26 US gal) de agua potable no utilizada consumen 15 kg (33 lb) más de combustible. [37]
Los procedimientos operativos pueden ahorrar 35 kg (77 lb) de combustible por cada 10 minutos de reducción en el uso de la unidad de potencia auxiliar (APU), 15 kg (33 lb) con un acercamiento reducido de flaps y 30 kg (66 lb) con inversión de empuje reducida. al aterrizar. [37] El mantenimiento también puede ahorrar combustible: se consumen 100 kg (220 lb) más de combustible sin un programa de lavado del motor; 50 kg (110 lb) con un espacio de montaje de listones de 5 mm (0,20 in), 40 kg (88 lb) con un espacio de montaje del alerón de 10 mm (0,39 in) y 15 kg (33 lb) con un sello de puerta dañado. [37]
La gestión del rendimiento permite optimizar el factor de carga , beneficiando la eficiencia del combustible , al igual que la optimización de la gestión del tráfico aéreo . [38]
Aprovechando la estela ascendente como las aves migratorias ( biomimetismo ), Airbus cree que un avión puede ahorrar entre un 5 y un 10% de combustible volando en formación , entre 2,8 y 3,7 km (1,5 y 2 millas náuticas) detrás del anterior. [39] Después de que las pruebas del A380 mostraran un ahorro del 12 %, se programaron vuelos de prueba para 2020 con dos A350 , antes de las pruebas de vuelos transatlánticos con aerolíneas en 2021. [39] La certificación para una separación más corta está habilitada por ADS-B en el espacio aéreo oceánico, y la única La modificación requerida sería el software de los sistemas de control de vuelo . [39] La comodidad no se vería afectada y las pruebas se limitan a dos aviones para reducir la complejidad, pero el concepto podría ampliarse para incluir más. [39] Las operaciones comerciales podrían comenzar en 2025 con ajustes en los horarios de las aerolíneas , y se podrían incluir aviones de otros fabricantes. [39]
Si bien las rutas son hasta un 10% más largas de lo necesario, los sistemas de control de tráfico aéreo modernizados que utilizan tecnología ADS-B como el FAA NEXTGEN o el europeo SESAR podrían permitir rutas más directas, pero hay resistencia por parte de los controladores de tráfico aéreo . [40]
Los aviones a reacción modernos tienen el doble de eficiencia de combustible que los primeros aviones a reacción . [41] Los aviones de pasajeros de pistón de finales de la década de 1950, como el Lockheed L-1049 Super Constellation y el DC-7, consumían entre un 1% y un 28% más de energía que los aviones a reacción de la década de 1990, que navegaban entre un 40 y un 80% más rápido. [42] Los primeros aviones a reacción se diseñaron en una época en la que los costos de mano de obra de la tripulación aérea eran más altos en relación con los costos de combustible. A pesar del alto consumo de combustible, debido a que el combustible era barato en esa época, la mayor velocidad resultó en retornos económicos favorables ya que los costos de la tripulación y la amortización de la inversión de capital en la aeronave se podían distribuir entre más asientos-milla volados por día. [43] La productividad, incluida la velocidad, pasó de alrededor de 150 ASK /MJ*km/h para el DC-3 de la década de 1930 a 550 para el L-1049 en la década de 1950, y de 200 para el DH-106 Comet 3 a 900 para el B737 de la década de 1990. -800 . [44]
Los aviones turbohélice actuales tienen una mayor eficiencia de combustible que los aviones a reacción actuales, en parte debido a que sus hélices y turbinas son más eficientes que las de los aviones propulsados por pistones de la década de 1950. [17] En 2012, el uso de aviones turbohélice se correlacionó con la eficiencia de combustible de los transportistas regionales de EE. UU . [17]
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Los aviones a reacción se han vuelto un 70% más eficientes en el consumo de combustible entre 1967 y 2007. [46] La eficiencia del combustible de los aviones mejora continuamente; el 40% de la mejora proviene de los motores y el 30% de las estructuras de los aviones. [47] Las ganancias de eficiencia fueron mayores al principio de la era del jet que después, con un aumento del 55-67% entre 1960 y 1980 y un aumento del 20-26% entre 1980 y 2000. [42] El consumo promedio de combustible de los aviones nuevos cayó un 45% de 1968 a 2014, una reducción anual compuesta del 1,3% con una tasa de reducción variable. [48]
El Concorde , un transporte supersónico , logró aproximadamente 17 millas-pasajero por galón imperial, lo que equivale a 16,7 L/100 km por pasajero; similar a un avión de negocios, pero mucho peor que un avión turbofan subsónico. Airbus afirma un consumo de combustible de su A380 de menos de 3 L/100 km por pasajero (78 millas-pasajero por galón estadounidense). [49]
Los aviones más nuevos, como el Boeing 787 Dreamliner , el Airbus A350 y el Bombardier CSeries , consumen un 20% más de combustible por pasajero-kilómetro que los aviones de la generación anterior. Para el 787, esto se logra a través de motores más eficientes en el consumo de combustible y estructuras de aviones de materiales compuestos más livianos , y también a través de formas más aerodinámicas , aletas y sistemas informáticos más avanzados para optimizar las rutas y la carga de los aviones. [50] [ se necesita verificación ] Una evaluación del ciclo de vida basada en el Boeing 787 muestra un ahorro de emisiones del 20% en comparación con los aviones de pasajeros de aluminio convencionales, del 14 al 15% en toda la flota cuando abarca una penetración de la flota inferior al 100%, mientras que la demanda de viajes aéreos aumentaría debido a menores costos operativos. [51]
Lufthansa , cuando pidió ambos, afirmó que el Airbus A350 -900 y el Boeing 777X -9 consumirían una media de 2,9 L/100 km (81 mpg -EE.UU. ) por pasajero. [52] El Airbus A321 con dispositivos Sharklet en las puntas de las alas consume 2,2 L/100 km (110 mpg - EE. UU. ) por persona con un diseño de 200 asientos para WOW Air . [53]
Los aviones Airbus entregados en 2019 tenían una intensidad de carbono de 66,6 g de CO2e por pasajero-kilómetro, mejorando a 63,5 g en 2020. [54]
La densidad del combustible de aviación utilizado es 6,7 lb/USgal o 0,8 kg/L.
Para vuelos de 300 millas náuticas (560 km):
Para vuelos de 500 a 700 millas náuticas (930 a 1300 km)
Para vuelos de 1.000 millas náuticas (1.900 km):
Para vuelos de alrededor de 2000 a 3000 millas náuticas (3700 a 5600 km), transcontinentales (por ejemplo, Washington Dulles - Seattle-Tacoma son 2000 millas náuticas) a vuelos transatlánticos cortos (por ejemplo, Nueva York JFK - Londres-Heathrow son 3000 millas náuticas). [95]
Para vuelos de alrededor de 5.000 a 7.000 millas náuticas (9.300 a 13.000 km), incluidos vuelos transpacíficos (por ejemplo, Hong Kong – San Francisco International es de 6.000 millas náuticas). [106]
En comparación con el transporte terrestre, mucho más lento y con menor alcance que el transporte aéreo, un autobús Volvo 9700 tiene un promedio de 0,41 L/100 km (570 mpg - EE. UU. ) por asiento para 63 asientos. [113] En los viajes por carretera, un automóvil promedio tiene el potencial de 1,61 L/100 km (146 mpg - EE. UU. ) [114] por asiento (suponiendo 4 asientos) y para un Toyota Prius 2014 de 5 asientos , 0,98 L/100 km ( 240 mpg - EE. UU .). [115] Si bien esto muestra las capacidades de los vehículos, los factores de carga (porcentaje de asientos ocupados) pueden diferir entre el uso personal (comúnmente solo el conductor del automóvil) y los promedios sociales para el uso de automóviles en largas distancias, y entre aquellos de uso particular. aerolíneas.
Para aeronaves privadas en aviación general , los registros actuales de eficiencia de aviones de la FAI son: [116]
Un Dyn'Aéro MCR4S de cuatro asientos propulsado por un Rotax 914 consume 8,3 L/100 km a 264 km/h [117] (2,1 L/100 km por asiento).
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La NASA y Boeing probaron en vuelo un demostrador X-48B de cuerpo de ala mixta (BWB) de 500 lb (230 kg) desde agosto de 2012 hasta abril de 2013. Este diseño proporciona una mayor eficiencia de combustible , ya que toda la nave produce sustentación, no solo las alas. [119] El concepto BWB ofrece ventajas en eficiencia estructural, aerodinámica y operativa sobre los diseños de fuselaje y alas más convencionales de la actualidad. Estas características se traducen en mayor autonomía, economía de combustible, confiabilidad y ahorros en el ciclo de vida, así como menores costos de fabricación. [120] [121] La NASA ha creado un concepto STOL (CESTOL) de crucero eficiente.
El Instituto Fraunhofer de Ingeniería de Fabricación e Investigación de Materiales Aplicados (IFAM) ha investigado una pintura que imita la piel de tiburón y que reduciría la resistencia mediante un efecto de microsurcos. [122] La aviación es una aplicación potencial importante para nuevas tecnologías como la espuma metálica de aluminio y la nanotecnología .
La hoja de ruta tecnológica de la Asociación Internacional de Transporte Aéreo (IATA) prevé mejoras en la configuración y la aerodinámica de las aeronaves. Proyecta las siguientes reducciones en el consumo de combustible del motor, en comparación con los aviones de referencia en servicio en 2015: [123]
Además, proyecta los siguientes beneficios para las tecnologías de diseño de aeronaves : [123]
La configuración actual de tubo y ala podría permanecer en uso hasta la década de 2030 debido a las reducciones de resistencia derivadas de la supresión activa del aleteo para alas delgadas y flexibles y al flujo laminar natural e híbrido . [124] Los motores grandes y de derivación ultraalta necesitarán alas de gaviota hacia arriba o góndolas sobre las alas a medida que Pratt & Whitney continúe desarrollando su turbofan con engranajes para ahorrar entre un 10% y un 15% de los costos de combustible proyectados para mediados de la década de 2020. [124] La NASA indica que esta configuración podría ganar hasta un 45% con aerodinámica avanzada, estructuras y turbofanes con engranajes, pero a más largo plazo sugiere ahorros de hasta un 50% para 2025 y un 60% para 2030 con nuevas configuraciones y arquitecturas de propulsión ultraeficientes: híbridas. cuerpo de ala , ala reforzada con armadura, diseños de cuerpo de elevación , motores integrados e ingestión de capa límite . [124] Para 2030, las arquitecturas híbridas-eléctricas pueden estar listas para 100 plazas y la propulsión distribuida con una integración más estrecha de la estructura del avión puede permitir mayores mejoras en la eficiencia y las emisiones. [124]
Proyectos de investigación como el programa ecoDemonstrator de Boeing han buscado identificar formas de mejorar la economía de combustible en las operaciones de aviones comerciales. El gobierno de EE. UU. ha fomentado este tipo de investigaciones a través de programas de subvenciones, incluido el programa de reducción continua de energía, emisiones y ruido (CLEEN) de la FAA y el proyecto de aviación ambientalmente responsable (ERA) de la NASA. [ cita necesaria ]
Se proyectan múltiples conceptos para reducir el consumo de combustible: [125]
El crecimiento de los viajes aéreos supera las mejoras en la economía de combustible y las correspondientes emisiones de CO 2 , comprometiendo la sostenibilidad climática . Aunque la mayor densidad de asientos de las aerolíneas de bajo costo aumenta la economía de combustible y reduce las emisiones de gases de efecto invernadero por pasajero-kilómetro , las tarifas aéreas más bajas provocan un efecto rebote de más vuelos y mayores emisiones generales. La industria del turismo podría cambiar el énfasis hacia la ecoeficiencia de las emisiones de CO 2 por unidad de ingreso o beneficio en lugar de la economía de combustible, favoreciendo los viajes más cortos y el transporte terrestre en lugar de los viajes largos en avión para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. [128]
Una visión general de las tendencias históricas y futuras