EcoPulse, un distributed hybrid-propulsion aircraft demonstrator, è stato progettato e sviluppato congiuntamente da Airbus, Daher e Safran. I leader di tutte e tre le aziende hannio condiviso le loro prospettive sul programma, tra cui Jean-Baptiste Manchette, Head of Propulsion of Tomorrow di Airbus. EcoPulse era stato annunciato per la prima volta al Le Bourget Paris Air Show del 2019.
“Il dimostratore EcoPulse è un Daher TBM 900 Turboprop aircraft che mira a valutare i potenziali vantaggi della distributed hybrid-electric propulsion, nonché la possibilità di integrare alcuni mattoni tecnologici correlati in futuri velivoli. I distributed propulsion systems funzionano suddividendo la generazione di spinta tra più piccoli motori posizionati lungo le ali. Airbus, Daher e Safran ritengono che questa tecnologia potrebbe sbloccare performance migliori degli aeromobili, in particolare per quanto riguarda il rumore della cabina e il risparmio energetico.
Per valutare ciò, i tre partner hanno suddiviso il lavoro di sviluppo del dimostratore lungo le loro diverse aree di competenza: Safran era responsabile dello sviluppo del distributed hybrid-electric propulsion system, comprese le sei e-propeller montate sulle ali, mentre Airbus Defence and Space ha contribuito con la 800-volt, high-energy-density battery utilizzata per alimentare il sistema di propulsione. Questa batteria era in grado di fornire 350 kilowatt di elettricità, consentendole di alimentare tutte e sei le e-propeller in volo. Airbus ha sviluppato il flight control computer system e ha gestito l’integrazione aerodinamica e acustica del distributed-propulsion system. Daher, da parte sua, ha integrato le modifiche di Airbus e Safran nell’airframe e ha gestito tutti i test di volo e di aeronavigabilità.
La flight test campaign è durata otto mesi, da novembre 2023 a luglio 2024. Sono stati effettuati 50 test flights, per un totale di circa 100 ore di volo. Sono stati eseguiti diversi tipi di test, esaminando gli effetti del distributed propulsion system su aerodinamica, efficienza, rumore e altro. Molti dei risultati sono stati positivi”, afferma Airbus.
“La batteria è una delle parti chiave dell’ibridazione e il modo in cui progettarla, produrla e abilitarla al volo è davvero importante per noi”, ha spiegato Jean-Baptiste al pubblico.
“La customised lithium-ion battery ha dovuto essere progettata interamente internamente da Airbus Defence and Space, poiché la tecnologia non esiste attualmente sul mercato. La tecnologia standard delle batterie per aeromobili si concentra su low-voltage, low-energy-density batteries utilizzate principalmente per avviare l’auxiliary power unit (APU) o durante le emergenze. Le batterie più grandi, come quelle utilizzate nell’industria automobilistica, sono troppo pesanti e ingombranti per l’uso sugli aeromobili”, afferma Airbus.
Christophe Robin, Head of Aircraft Design at Daher, ha affermato: “Di solito, su un light aircraft, utilizziamo una batteria da 28 volt. Su un aereo commerciale, utilizziamo 115 volt AC come standard. Ciò che utilizziamo su EcoPulse sono 800 volt CC, e questa è una storia completamente diversa”.
“I battery control models sono stati convalidati con successo durante i test di volo e il progetto EcoPulse ha dimostrato che una batteria di tale potenza può essere integrata in modo sicuro in un aeromobile e fatta volare senza compromettere alcuno standard di sicurezza.
I risultati dei test in galleria del vento eseguiti nel 2021 sono stati confermati durante i test di volo. EcoPulse ha dimostrato che la resistenza è ridotta in crociera quando la spinta è distribuita verso l’esterno, il che significa che la spinta è applicata principalmente agli e-propellers situati più vicine all’estremità alare che alla fusoliera. Ciò ha portato a guadagni in termini di efficienza energetica.
La traiettoria di un aereo è normalmente controllata dal pilota tramite tre primary systems: ailerons (roll), elevator (pitch) and rudder (yaw). Ecopulse ha testato un innovativo flight control system, che ha utilizzato la asymmetric thrust generata dagli e-propellers per far girare l’aereo a destra o a sinistra (sostituendo il timone) e farlo rollare (al posto degli alettoni). Sono state raggiunte le velocità di rollio target e il feedback dell’equipaggio sulla controllabilità è stato positivo”, prosegue Airbus.
“Su EcoPulse sono state eseguite external and internal noise testing campaigns. Poiché le eliche ruotavano a velocità diverse per migliorare l’aerodinamica o controllare il volo, il rumore generato poteva essere diverso da quello degli aerei a elica di oggi. I test del rumore interno della cabina hanno confermato che le stesse tecnologie di cabina utilizzate per gli aerei con eliche classiche possono anche ridurre i livelli nella cabina degli aerei con motori elettrici. Questi includevano smorzatori acustici come i vibration absorbers e il synchro-phasing. Inoltre, i dati raccolti dai test del rumore esterno in volo hanno consentito ai team di fornire raccomandazioni per ridurre la generazione di suoni da questo esclusivo sistema di propulsione.
È stato creato un gemello digitale dell’intero aereo per prevedere il comportamento di EcoPulse. Ciò includeva sottomodelli per le diverse tecnologie chiave, come electrical powertrain, battery and flight controls. Sono stati inoltre incorporati modelli delle e-propeller blades dai test in galleria del vento eseguiti a Filton. I dati di volo della campagna di test sono stati integrati nel gemello digitale, migliorandone l’accuratezza. Ciò sarà fondamentale per la progettazione di qualsiasi futuro velivolo che incorpori queste tecnologie.
I risultati di EcoPulse avranno un impatto reale sulla progettazione degli aeromobili in futuro presso Airbus“, continua Airbus.
“Questa campagna EcoPulse ci consente di far progredire alcune hybrid-electric technologies, come le batterie ad alto voltaggio, e di integrarle in futuri aeromobili, elicotteri e soluzioni di mobilità aerea”, ha affermato Jean-Baptiste. “Con la distributed electric propulsion, abbiamo raggiunto il nostro obiettivo di modellare la fisica del volo e la gestione dell’energia a livello di aeromobile, elementi chiave per dare forma alla prossima generazione di aeromobili”.
“La collaborazione tra i tre leader aerospaziali coinvolti nel progetto non è ancora finita: Daher e Safran stanno collaborando a un progetto congiunto, mentre Airbus e Safran (attraverso la quota di proprietà del 50% di quest’ultima in CFM International) stanno lavorando insieme per esplorare la fattibilità di open fan engines tramite il RISE demonstrator”, conclude Airbus.
(Ufficio Stampa Airbus – Photo Credits: Airbus)
