Motores híbridos en aeronaves de transporte de pasajeros

Abstract

[ES] Este documento destaca los beneficios de las arquitecturas de aviones híbridos sobre los aviones de combustión y presenta un estado del arte sobre la tecnología actual de baterías eléctricas. Además, se define una nueva metodología de dimensionamiento inicial para aviones híbridos. Se basará en el análisis del diagrama de restricciones seguido de un proceso iterativo basado en energía para la determinación del MTOM. Esta innovadora metodología no se basa en las ecuaciones de rango de Breguet, ya que las baterías eléctricas no son una fuente de energía consumible. Además, este proceso de dimensionamiento híbrido se aplicará a la aeronave Cirrus SR-22 para mostrar la diferencia de rendimiento entre los sistemas de propulsión convencionales e híbridos-paralelos. Los resultados obtenidos muestran que para rangos de misión y velocidades de crucero más pequeños que la misión Cirrus SR-22 original, se logran ahorros sustanciales de combustible. Sin embargo, esto aumentará la carga alar y la relación potencia-peso de la aeronave, desplazando su punto de diseño hacia arriba y hacia la derecha.

[EN] This paper highlights the benefits of hybrid aircraft architectures over combustion aircraft and performs a state of the art on the current electric batteries technology. Furthermore, a new initial sizing methodology for hybrid aircraft is defined. It will be based on the analysis of the constraint diagram followed by an energy-based iterative process for the determination of the MTOM. This innovative methodology is not based on Breguet's range equations since electric batteries are not a consumable source of energy. Furthermore, this hybrid sizing process will be applied to the Cirrus SR-22 aircraft to show the performance difference between conventional and hybrid-parallel propulsion systems. The results obtained show that for smaller mission ranges and cruise speeds than the original Cirrus SR-22 mission, substantial fuel savings are achieved. Nevertheless, this will increase the wing loading and power-to-weight ratio of the aircraft, shifting its design point upwards and to the right.