Motor eléctrico en la aviación comercial. Estudio y análisis del estado tecnológico actual

Abstract

El presente Trabajo Fin de M´aster est´a dirigido al estudio de las actuaciones de una aeronave propulsada por motores el´ectricos. El objetivo del mismo es dimen-sionar una avioneta que cumpla ciertos requisitos para la realizaci´on de una o varias misiones concretas, que requieren ciertos valores de alcance y autonom´ıa. Para ello, se siguen diferentes l´ıneas de investigaci´on, tratando la mayor cantidad de variables posibles. El Trabajo comienza con una breve introducci´on, donde se define cu´al es el ob-jetivo del mismo. Adem´as, se a˜nade una justificaci´on tanto desde una perspectiva hist´orica como econ´omica sobre por qu´e este Trabajo tiene su valor. Para resolver el problema, es importante tener un cierto nivel de conocimien-to sobre el estado del arte de la tecnolog´ıa actual. Para ello, el segundo cap´ıtulo comienza con un contexto hist´orico sobre c´omo han sido los or´ıgenes de la moto-rizaci´on el´ectrica, tambi´en en veh´ıculos terrestres, y c´omo ha ido evolucionando hasta el punto actual. Posteriormente, se hace referencia al concepto deMore Elec-tric Aircraft, necesario para conocer la utilidad y funcionalidad actual de estos sistemas el´ectricos. Adem´as, se adjunta un estudio de mercado sobre las misiones que se pueden llevar a cabo con este tipo de propulsi´on, a˜nadiendo ejemplos de aeronaves que actualmente existen, comentando especificaciones que aporta el fa-bricante sobre actuaciones y motorizaci´on. Para continuar, una vez se ha definido el estado del arte actual, se comienza a particularizar en el caso de estudio que ocupa. El primer punto para hacerlo es el an´alisis de misi´on, en el que se definen dos envolventes de vuelo que la aeronave dise˜nada ha de cumplir. Como las actuaciones, en concreto alcance y autonom´ıa, son los elementos dimensionantes del Trabajo, se har´a un estudio de mercado de los componentes m´as importantes que han de satisfacer la misi´on; esto es, motor, bater´ıas, y estructura. Para los dos primeros se busca informaci´on novedosa que aporte mejoras sobre la tecnolog´ıa existente, y se selecciona un tipo de componente concreto para el c´alculo posterior de actuaciones. Por ´ultimo, para la estructura y par´ametros aerodin´amicos se calcular´an c´omo son los valores que definir´an poste-riormente el an´alisis de actuaciones. El cap´ıtulo que sigue fundamenta la parte anal´ıtica de este Trabajo, secci´on donde se pone en pr´actica los conocimientos adquiridos previamente. Para ello, se comienza adjuntando un fundamento te´orico sobre las ecuaciones e hip´otesis de las que se parte como base para obtener los resultados finales. Una vez se ha a˜nadido esta informaci´on, se continua el estudio aplicando a los valores reales las f´ormu-las de alcance y autonom´ıa de una aeronave propulsada por un motor el´ectrico. Adem´as, se aporta una estimaci´on de masas te´orica que permitir´ıa cumplir con la misi´on. Posteriormente, se comparar´an los resultados obtenidos con los valores de una avioneta real de las mismas caracter´ısticas, y con una de propulsi´on conven-cional, para observar las diferencias y las semejanzas entre ellos.