Diseño de una aeronave monoplaza convertible propulsada por una pila de hidrógeno y baterías auxiliares

Abstract

[ES] En las últimas décadas, la sociedad ha demostrado una creciente preocupación por las emisiones contaminantes que genera el transporte. Son muchas las líneas de investigación industrial y científica destinadas a reemplazar los combustibles convencionales por otros más respetuosos con el medio ambiente. Tal es el caso del rápido desarrollo de las pilas de hidrógeno, que representan una apuesta de futuro prometedora, razón que ha justificado su selección como fuente de energía en el diseño de un modelo de aeronave convertible recreativa y de transporte de corto alcance. El diseño propuesto busca aunar las ventajas operativas de una aeronave con ala fija, reduciendo los requerimientos de potencia durante el crucero, y de propulsión vertical, permitiendo llevar a cabo aterrizajes y despegues verticales para operar en áreas urbanas y marítimas. Este diseño pretende ofrecer un alcance de 60 km a baja altitud y a una velocidad de crucero cercana a los 130 km/h. El estudio gira en torno a la compatibilidad entre las actuaciones de la aeronave y las prestaciones que los sistemas propulsivos basados en pilas de combustible hidrógeno actuales pueden suministrar, conllevando la adaptación continua de ambas hasta alcanzar una solución de compromiso. Este sistema propulsivo incluye tanto la pila de combustible, como la batería auxiliar y los tanques de hidrógeno, de los cuales se ha determinado el peso para asegurar la viabilidad del diseño.

[EN] In recent decades, society has become increasingly concerned about the pollutant emissions generated by transportation. There are many lines of industrial and scientific research aimed at replacing conventional fuels with others that are more environmentally friendly. Such is the case of the rapid development of hydrogen fuel cells, which represent a promising bet for the future, a reason that has justified their selection as a source of energy in the design of a model of a convertible recreational and short-range transport aircraft. The proposed design seeks to combine the operational advantages of a fixed-wing aircraft, reducing power requirements during cruise, and vertical propulsion, allowing vertical landings and takeoffs to operate in urban and maritime areas. This design is intended to offer a range of 60 km at low altitude and a cruise speed of around 130 km/h. The study revolves around the compatibility between the aircraft's performance and the performance that current hydrogen fuel cell-based propulsion systems can provide, involving the continuous adaptation of both until a compromise solution is reached. This propulsion system includes the fuel cell, the auxiliary battery and the hydrogen tanks, the weight of which has been determined to ensure the feasibility of the design.