Evaluación de riesgos ambientales de sistemas innovadores de propulsión para aeronaves civiles de corto alcance

Se cree que las aeronaves contribuyen aproximadamente un 3,5% (IPCC, 1999) al forzamiento radiativo   total (una medida del cambio en el clima) de todas las actividades humanas y se prevé que esta cifra  aumente. Las preocupaciones futuras sobre el papel de la aviación en el cambio climático se deben principalmente al crecimiento continúo previsto en este sector. Las tasas de crecimiento de las emisiones   son menores que las del crecimiento del tráfico, ya que la eficiencia del combustible continúa mejorando   con los años. A pesar de las mejoras regulares en la eficiencia del combustible, las emisiones seguirán  aumentando y es necesario encontrar varias soluciones. El crecimiento de los viajes aéreos también y su efecto en la economía mundial se ve obstaculizado por la oposición local al ruido de los aviones. Además,    las restricciones en el despegue y aterrizaje nocturno debido a los niveles de ruido de los aviones tienen un impacto negativo en los ingresos de las aerolíneas europeas y a menudo resultan en paradas de          reabastecimiento de combustible en aeropuertos nocturnos no europeos. Según ACARE (Agenda de Investigación Estratégica, 2005), el desarrollo sostenible del transporte aéreo depende de lograr una reducción significativa en el impacto ambiental, en términos de gases de efecto invernadero, contaminación local y ruido alrededor de los aeropuertos. En los últimos 40 años, la introducción de nuevas tecnologías ha mitigado el impacto ambiental del crecimiento de la aviación, pero a expensas del aumento de los costos operativos. En consecuencia, para que la aviación sea más sostenible desde el punto de vista ambiental y económico, se deben considerar y optimizar el turbofán radicalmente en las  innovaciones a  nivel de la aeronave. Con base en lo anterior, este proyecto de doctorado aborda las siguientes preguntas  de investigación: ¿El potencial de diferentes sistemas de propulsión novedosos con eficiencia propulsora  mejorada (usando turbofans avanzados, contra rotativos y de engranajes) y eficiencia térmica (usando   combustión intercool de recuperación y de volumen constante, y turbofans) para cumplir con los objetivos medioambientales y económicos futuros? ¿Las compensaciones que se realizarán entre ruido, emisiones,  costo operativo, consumo de combustible y rendimiento mediante el estudio de caso en optimización de  objetivos únicos y múltiples? Para lograr esto, se desarrolló un marco de diseño multidisciplinario que se   compone de: rendimiento de la aeronave y el motor, peso, costo, ruido, emisiones, medio ambiente y      modelos de economía y riesgo. Un optimizador apropiado comercialmente disponible se combina con este marco para generar una poderosa herramienta de diseño preliminar de motor aerodinámico. Los turbofan    innovadores se compararon con el turbofan de referencia a nivel de la aeronave utilizando el A320.   El estudio de caso comercial de objetivos múltiples para el consumo mínimo de combustible, las emisiones de NOx, el costo operativo directo del motor (DOC) y el ruido demuestra que estos motores son factibles  para cumplir con los requisitos futuros de ruido y emisiones por un costo de propiedad aceptable. El factor clave para bajar el DOC del motor es una caída considerable en el consumo de combustible. Sin embargo,   los costos de adquisición y mantenimiento aumentan debido a la complejidad del hardware. En consecuencia, se recomienda seguir estudiando estos motores, ya que su potencial de rendimiento medioambiental es considerable

Fecha: Octubre 2005 – Octubre 2008