El último ecoDemonstrator de Boeing se prepara para vuelos extensos

El uso por parte de Boeing de un ecoDemonstrator exclusivo, el noveno del programa, permitirá pruebas a más largo plazo y modificaciones más invasivas.

Con una imagen de la Tierra en la parte trasera y las palabras "impulsado por SAF" estampadas debajo del fuselaje, el último ecoDemonstrator de Boeing, un 777-200ER, está listo para comenzar la próxima campaña de pruebas de vuelo en el programa de larga duración del OEM.

El papel del nuevo ecoDemonstrator, que comenzará apenas unas semanas después de la adopción por parte de la Organización de Aviación Civil Internacional el 7 de octubre del objetivo de lograr emisiones netas de carbono cero para 2050, ha adquirido una nueva importancia como parte del enfoque recientemente presentado por la compañía para descarbonización denominada “Todo por Cero”.

"Tenemos el mundo en la parte trasera del avión y realmente quería incluirlo en este ecoDemonstrator porque ahora somos realmente un activo global", dice Rae Lutters, gerente del programa ecoDemonstrator. Además de su papel como herramienta para probar y probar nuevas tecnologías potenciales, Boeing considera el ecoDemonstrator como un buque insignia para "mostrar cómo somos líderes en aviación sostenible", añade.

Comenzando en 2012 con una campaña de prueba relativamente modesta que involucró un 737-800 arrendado, el programa ecoDemonstrator de una década de antigüedad ahora constituye un pilar importante de la cartera de investigación y desarrollo de Boeing en un momento vital para el fabricante. A pesar de los desafíos incomparables y los obstáculos financieros desde 2019, la compañía ha seguido invirtiendo en la iniciativa y recientemente adquirió el 777-200ER para convertirlo en un banco de pruebas de tecnología de vuelo dedicado durante al menos los próximos dos años.

El primer uso de una variante del 777-200ER en el programa marca sólo la segunda vez que Boeing adquiere un activo de prueba de fuselaje ancho dedicado específicamente a la campaña ecoDemonstrator. Aparte de 2019, cuando Boeing compró un 777-200 usado para el programa, todos los demás ecoDemonstrator volaron en asociación con una aerolínea o, en el caso de la campaña de 2016, con Embraer utilizando un avión regional E170 modificado. Además de un 737-800, el programa incluyó un 737-9, 777F, 787-8, 787-10 y un 757-200 que habían sido operados por una antigua aerolínea chárter y retirados del servicio comercial.

Tener una estructura de avión dedicada "nos permite probar muchas más cosas en nuestro propio tiempo, sin tener que devolver el avión al operador", dice Lutters. Además, la aeronave no requiere renovación una vez finalizada la campaña ecoDemonstrator y puede configurarse para modificaciones o equipos de prueba más invasivos.

El 777-200ER, al igual que los ecoDemonstrators anteriores, funcionará con "alguna mezcla de combustible de aviación sostenible", dice Lutters. “La mezcla más alta que tenemos disponible es de hasta el 50%, que es el límite certificado. Este año normalmente volamos con una mezcla de 30-70 porque esa es la proporción más alta que podemos obtener en este momento debido a las limitaciones del sistema de producción actual".

Volar con mezclas de combustible de aviación sostenible (SAF) no solo ayuda a demostrar la operatividad diaria utilizando combustibles alternativos, sino que la llegada de la tecnología también ayudará a dar impulso al crecimiento de la capacidad de refinación del SAF a la escala industrial necesaria para su venta al por mayor. adopción en los próximos años, afirma Boeing. El ecoDemonstrator también forma parte de estudios en curso con la NASA para medir las emisiones de partículas que informarán la investigación sobre la formación de estelas y las sensibilidades asociadas relacionadas con el uso de diferentes SAF.

Las tecnologías que se evaluarán durante un programa inicial de pruebas de vuelo de seis meses en el 777-200ER incluyen varias características completamente nuevas, así como las últimas evoluciones de las tecnologías probadas en campañas anteriores. Este último incluye un conjunto de generadores de vórtice retráctiles (VG) accionados activamente desarrollados con la NASA en el marco del programa SMART (tecnología reconfigurable de aleación con memoria de forma), que se basa en el trabajo realizado durante el programa de pruebas de 2019.

Los generadores de vórtice revitalizan el flujo y mejoran el rendimiento aerodinámico, pero generalmente sólo son necesarios para velocidades más lentas en altitudes más bajas en lugar de durante el crucero, cuando las paletas estáticas son una fuente de resistencia. El programa SMART desarrolló un conjunto de VG experimentales que podrían desplegarse y retraerse pasivamente para quedar al ras del ala mediante el uso de aleaciones con memoria de forma (SMA) de transformación de fase que reaccionan a los cambios de temperatura.

Aunque las pruebas de los VG con un actuador giratorio SMA demostraron que las unidades podían integrarse en un ala 777 y se retraerían pasivamente en temperaturas atmosféricas superiores más frías, el tiempo de reacción para la extensión fue lento, particularmente después de que el ala se había enfriado en crucero. condiciones. "Este año, estamos agregando una prueba con un mecanismo de calentamiento que permitiría a la tripulación de vuelo desplegarlos o retraerlos activamente", dice Lutters. Los VG experimentales están montados cerca del borde de ataque del ala en una sección denominada panel de piano, donde se pueden filmar desde una cámara montada en la cabina.

Todas las demás tecnologías que se probarán en la próxima campaña se encuentran dentro de la cabina del avión, en las bodegas de carga o en la cabina de vuelo. El 777 continuará una larga campaña de prueba de nuevos agentes extintores destinados a reemplazar el halón 1301, que agota la capa de ozono y que ya no se produce. Aunque se han encontrado soluciones sin halones para cabinas y baños, la industria todavía se ve obligada a reciclar halones hasta que se puedan desarrollar reemplazos efectivos para los desafíos únicos de la extinción de incendios en altitud en motores, unidades de energía auxiliares y bodegas de carga.

Los últimos esfuerzos se basan en las pruebas realizadas en 2019 de una nueva mezcla de bromotrifluoropropeno (2-BTP) desarrollada por el especialista en extinción de incendios Meggitt, que resultó prometedora para su uso en bodegas de carga. Las pruebas realizadas en un 737-9 de Alaska Airlines en 2021 evaluaron un agente denominado CF3i (yodotrifluorometano) para extinguir incendios en el compartimento del motor. En 2022, estas pruebas se centrarán en el rendimiento de descarga del agente 2-BTP de Meggitt, llamado Verdagent, para el compartimento de carga.

"Las pruebas se centrarán en la tasa de dispersión y en el tamaño del área a la que llegará y si eso se compara con lo que veríamos con el Halon típico", dice Lutters. “No hay fuego ni nada que vayamos a probar; todo se hace en un laboratorio controlado. Pero lo que vamos a probar en la bahía de carga es realmente crítico porque tenemos un mandato que debemos cumplir [para] encontrar un nuevo tipo de agente para 2040”.

Mientras tanto, las pruebas del CF3i del año pasado apuntan a la necesidad de trabajo adicional. "Seguimos aprendiendo", afirma Lutters, y añade que el ejercicio demostró el valor del ecoDemonstrator. “Creo que fue realmente bueno que probáramos [el candidato a reemplazar halón] en el avión porque lo probamos en un entorno real en lugar de en un laboratorio. Podemos ver cómo funciona realmente”.

El programa también probará varias tecnologías en la cabina de vuelo destinadas a mejorar la eficiencia operativa, incluido un sistema desarrollado utilizando mapas del aeropuerto Jeppesen que permitirá operaciones de rodaje optimizadas antes del despegue y después del aterrizaje. Las aplicaciones de información de tiempo de taxi y autorización de taxi se probarán con bolsas de vuelo electrónicas y utilizarán datos de posicionamiento de transmisión de vigilancia dependiente automática y conectividad de aeronaves para estimar el tiempo de taxi requerido. "Les dará a los pilotos y equipos de operaciones una idea de lo que realmente está sucediendo para que puedan elegir estar en un solo motor", dice Lutters. También les permitirá saber que tienen tiempo para "poner en marcha el motor antes de despegar", señala.

La siguiente fase de las pruebas del ecoDemonstrator en 2023 está programada para evaluar un sistema de visión mejorada (EVS) portátil montado en la cabeza más avanzado, cuya versión se probó inicialmente en 2019. Desarrollado por Universal Avionics, el head-up display (HUD) SkyLens El sistema integrará datos de la aeronave con imágenes de una cámara montada en la nariz. El sistema EVS está diseñado para proporcionar un mejor conocimiento de la situación a la tripulación de vuelo, particularmente en condiciones de baja visibilidad, al tiempo que ahorra el peso y la complejidad asociados con los HUD convencionales montados en la cabina.

Las pruebas de tecnología en la cabina incluyen un sistema de reciclaje de aguas “grises” que recolecta y filtra el agua del lavabo para su uso posterior en los inodoros. Desarrollado por Diehl Aviation, Boeing dice que el sistema tiene el potencial de ahorrar alrededor de 50 gal. o más de 400 lb de peso por vuelo. "Este es un concepto realmente interesante", dice Lutters. “Este aparato realizará un ciclo aproximadamente cada 10 minutos. durante las pruebas de vuelo para representar el uso promedio de los pasajeros”.

Otro cubículo de inodoro experimental desarrollado con el especialista en interiores Jamco y All Nippon Airlines, con sede en Japón, incorpora un diseño de puerta que se abre y cierra con manos libres, mientras que una tercera unidad de inodoro, también desarrollada en colaboración entre Boeing y Jamco, se utilizará para evaluar un Sistema automatizado de desinfección ultravioleta (UV). La irradiación ultravioleta desactiva los virus y mata los organismos bacterianos destruyendo su ADN. "La idea es que después de que alguien use el baño, saldría, la puerta se cerraría y un sensor detectaría que no había nadie allí", dice Lutters. "Activaría el sistema, pasaría por su ciclo, lo desinfectaría y luego estaría listo para la siguiente persona".

Otras pruebas de tecnología de cabina incluyen la evaluación de luces ultravioleta de cabina y un nuevo enfriador de aire en asociación con Collins Aerospace. La luz ultravioleta, que para las pruebas se encuentra en la cocina del 777, podría instalarse en las configuraciones de la cabina para ayudar a desinfectarla durante los cambios entre vuelos. El nuevo enfriador de aire utiliza Opteon R-1234yf, un agente refrigerante ambientalmente preferido basado en hidrofluoroolefina, una molécula que, si se libera accidentalmente, tiene una vida atmosférica promedio de 11 días, en comparación con la vida útil de aproximadamente 12 años de un refrigerador típico basado en hidrofluorocarbono. refrigerante.

"Literalmente parece algo que se haría en el laboratorio de una escuela secundaria, pero estamos recopilando datos colocando termopares en agua embotellada en diferentes áreas [de la cocina]", dice Lutters. "Vamos a recopilar datos a lo largo del tiempo para ver si funciona como esperábamos y para ver si es similar a los que utilizamos actualmente".

Boeing también está utilizando el ecoDemonstrator para probar aplicaciones más amplias de fabricación aditiva, incluida una pieza hecha de aluminio reciclado, un complejo soporte de motor hecho de Inconel y un panel de conducto de unidad de potencia auxiliar elaborado de titanio, la pieza de fabricación aditiva más grande fabricada por Boeing hasta el momento. y volado por la empresa.

Guy es editor senior de Aviation Week y cubre tecnología y propulsión. Tiene su sede en Colorado Springs.