Perspectivas del avión del futuro
_{Seminario de estrategia aeroespacial – Diciembre 2022}

El seminario reunió en el Campus Safran de la región parisina a más de 200 responsables y expertos de todo el ecosistema. El avión del futuro estuvo en el centro de los debates, que también fue el tema de la mesa redonda que presenté.

Nunca ha habido un momento más crítico para debatir los retos de la innovación en el sector aeronáutico. Para todas los stakeholders presentes, la aviación sin emisiones de carbono representa el principal reto que impulsará la innovación durante al menos la próxima década. De hecho, para Olivier Criou, Director de I+D y Arquitecto Jefe de Airbus, “el reto es tan grande que tenemos que poner todo de nuestra parte“.

Alcanzar el cero neto es una exigencia del sector

El conocido objetivo de la industria es alcanzar el Net Zero en 2050. “Debemos hacerlo… ¡y podemos!”, aseguró Jean-Paul Herteman, antiguo CEO de Safran y actual Presidente Honorario de GIFAS (el grupo francés de la industria aeronáutica y espacial). Pero el tiempo apremia. Para cumplir sus compromisos, la industria debe estar preparada para desplegar aviones de emisiones cero antes de 2035.

Y teniendo en cuenta los tiempos de desarrollo, el plazo real para estar listos está mucho más cerca. Para 2027/2028, los fabricantes y sus socios deben haber definido tanto las innovaciones incrementales como las de vanguardia que puedan integrarse en las futuras aeronaves, así como el diseño de los sistemas asociados, antes de los programas de diseño, pruebas y certificación. Es un calendario ajustado y rígido para una revolución integral.

Según Olivier Criou, todo debe revisarse, replantearse y optimizarse para los aviones de emisiones cero, con tres grandes áreas de consideración y actuación:

• Nuevos combustibles y fuentes de energía.
• Optimización y eficiencia energética del avión.
• Optimización de las operaciones.

1. Necesitamos desarrollar las cadenas de valor del hidrógeno y los SAF

“La sostenibilidad de los aviones es sobre todo una cuestión de gestión energética”. – Olivier Criou, Head of R&T & Lead Architect at Airbus

Las baterías no responderán a los retos energéticos de los grandes aviones. Para muchos, el futuro está en el hidrógeno verde, y eso supondrá una transformación en toda la cadena de valor, desde la producción hasta la distribución en los aeropuertos. Sin embargo, producir esta energía sin emisiones de carbono requiere una enorme cantidad de electricidad renovable. Air France calcula que su flota necesitará seis reactores nucleares para producir la energía que necesita. Esto plantea interrogantes sobre la disponibilidad futura de esta energía y su coste.

Otra vía son los Combustibles de Aviación Sostenibles (SAF, Sustainable Aviation Fuels). Puede tratarse de biocombustibles procedentes de residuos verdes, biomasa o producción agrícola específica, o de combustibles químicos sintéticos. Cada uno tiene sus limitaciones en cuanto a disponibilidad y coste. Una compañía aérea como Air France prevé consumir apenas un 10% de SAF de aquí a 2030, mientras que los aviones existentes pueden aceptar entre un 50% y un 100% de SAF, según su antigüedad.

La innovación también debe abordar todo el ciclo de combustión, más allá del CO2. Eso significará mejorar el rendimiento de la aviación en materia de NOX (óxidos de nitrógeno) y partículas finas, como señaló Axel Krein, The Clean Sky Joint Undertaking (Bruselas).

La exposición de estas limitaciones lleva a una conclusión sencilla: sustituir el queroseno por un combustible más ecológico no bastará por sí solo para satisfacer las grandes pretensiones de la industria en torno al rendimiento ambiental de las aeronaves. Los fabricantes, proveedores e integradores deben trabajar a conciencia en toda la aeronave.

2. La eficiencia del combustible de los aviones debe aumentar drásticamente

Además de los nuevos combustibles, el sector tiene planes estratégicos y ambiciosos objetivos para la mejora en la eficiencia de los combustibles, lo que incluye:

• Aumento del 50% para los aviones regionales.
• 30% inicial para aviones pequeños y medianos (es decir, las familias A320 y A330), antes de llegar al 50%.

Para alcanzarlos, los ingenieros aeronáuticos deben accionar todos los mecanismos de la innovación, empezando por los continuos avances incrementales, sobre todo en torno a los materiales y la fabricación aditiva para reducir el peso, la dinámica de fluidos para mejorar la sustentación y limitar aún más la resistencia aerodinámica, así como la electrificación de nuevos subsistemas.

Pero las innovaciones de vanguardia también serán esenciales, especialmente en los motores. Por ejemplo, Airbus y CFM -propiedad de GE Aviation y Safran- están estudiando motores open fan. Se trata de motores con ventiladores contrarrotatorios que prescinden de la góndola y aumentan el flujo de aire frío a través del motor, lo que permite producir más empuje con menos energía. La eliminación de la góndola también reduce el peso.

Ya sean continuas o rupturistas, estas innovaciones repercutirán significativamente en la estructura del sistema del avión (implantando nuevas arquitecturas open fan, por ejemplo). Algunos aviones del futuro pueden suponer una arquitectura completamente reinventada, con un posicionamiento revisado de los motores, o unas envergaduras que alternen las posiciones para las fases de vuelo y rodaje.

En este entorno estructural cambiante, sólo un elemento permanece firme y crítico: la seguridad. La de la aeronave, sus pasajeros o los aeropuertos que la acogen. A medida que surgen sistemas diferentes, la seguridad debe mantenerse a niveles equivalentes o superiores a los actuales para ayudar a los pilotos a gestionar la creciente complejidad de los sistemas.

3. Necesitamos mejorar la sostenibilidad repensando los planes de vuelo y optimizando el tráfico

La mejora de la “gestión del vuelo” y la “gestión del tráfico” representan oportunidades adicionales en la búsqueda de la reducción del consumo de combustible de los aviones. Aunque el eco-pilotaje ya forma parte de la formación de los pilotos, aún puede optimizarse más. Por ejemplo, los datos meteorológicos en tiempo real, proporcionados por una mejor conectividad de los dispositivos, pueden inducir a los pilotos a elegir una ruta en lugar de otra.

También se está estudiando el aterrizaje, con vistas a mejorar el uso de las pistas y el asfalto para evitar largas esperas en el aire por las franjas horarias de aterrizaje.

La introducción de vuelos en alineaciones especiales se considera una opción interesante. En este caso, un avión líder es seguido por uno o varios aviones que aprovechan los vórtices generados por el avión líder para aumentar su sustentación. La ganancia prevista en el consumo de combustible podría alcanzar el 5% o incluso el 10%.

Inventando nuevas maneras de trabajar juntos

Estas tres tendencias clave han ido surgiendo a lo largo de un largo periodo y están empezando a causar una disrupción en el mercado. Sin embargo, hay que tener en cuenta que esta innovación debe llevarse a cabo manteniendo lo que Olivier Criou describió como “la asequibilidad económica de viajar en avión para nuestros clientes y para el cliente final”.

Para ello, todo el ecosistema debe movilizarse, coordinando y organizando esfuerzos con muchos nuevos operadores. Estos nuevos operadores, a menudo startups, se posicionan en nichos no abordados o en elementos rupturistas que complementan las ofertas de los actores de siempre. Trabajan en la verticalización e integración de nuevos sistemas, como el EMS (Energy Management System) en los aviones. Hay muchos elementos tecnológicos que interesarán a los principales stakeholders del futuro. En la industria aeronáutica, la fertilización cruzada de ideas entre las partes existentes y las startups para acelerar la innovación y mitigar el riesgo tiene un futuro brillante.

Más allá de las innovaciones de vanguardia, la innovación continua implica a todas las partes interesadas en el sector del diseño, las líneas de producción y toda la cadena de suministro, a medida que evolucionan nuevos métodos de funcionamiento, colaboración y entrega. La continuidad digital, los gemelos digitales y la inteligencia artificial son herramientas esenciales para gestionar la complejidad y acelerar los ciclos de diseño y producción. El reto que vemos ahora mismo en Capgemini es traducir los compromisos de nuestro enfoque de Industria Inteligente en acciones.

En un futuro próximo, la IA estará integrada en aviones que son “entornos críticos para la seguridad”. Eso plantea incógnitas: ¿cómo se certificará la IA en el futuro? ¿Cómo pueden construirse entornos virtuales seguros que permitan la formación y el despliegue de pilotos de IA para aviones o drones con pasajeros? Más que nunca, los datos deben ser pertinentes, validados, accesibles, completos y no corruptibles, al tiempo que responden a diferentes normativas mundiales sobre privacidad o, tal vez, a un marco unificado específico. La ciberseguridad es ya, y lo será más en el futuro, un requisito previo entre las divisiones de fabricación, los clientes y colaboradores, los usuarios y los dispositivos.

Cómo puede ayudarte Capgemini

La fuerza de un grupo integrado como Capgemini radica en nuestra capacidad para ofrecer todas las competencias relacionadas con estos retos futuros a los stakeholders de siempre, a los nuevos participantes y a ambos combinados. Los fabricantes y sus socios necesitarán recurrir a competencias que no siempre están en el centro de sus modelos de negocio, pero que existen en abundancia en una empresa como la nuestra. Del mismo modo, la falta de ingenieros en Europa lleva a trabajar en ecosistemas, incluidos los recursos. Esto nos obliga a crear nuevos modelos de cooperación y a revalorizar colectivamente los flujos de ingeniería en aeronáutica. Sin este trabajo, es probable que se ralentice todo el desarrollo de los aviones del futuro y se incumplan los exigentes plazos de Net Zero.