La aviación contribuye, como el resto del transporte, al calentamiento global. Es responsable del 12% de las emisiones en el sector del transporte, que en su conjunto representa el 13% de las emisiones antropogénicas.

Según el Pew Center, sólo la energía (26%), la industria (19%), la deforestación (17%) y la agricultura (14%) superan las emisiones de gases con efecto invernadero del sector del transporte en su conjunto.

El mejor incentivo para crear aviones más ecológicos: petróleo caro

La aviación sigue siendo un relativamente pequeño emisor global, pero preocupa la evolución del sector, que crecerá en los próximos años proporcionalmente al número de trayectos y pasajeros. Pero la industria aeronáutica tiene un incentivo para aumentar su eficiencia.

Las compañías aéreas tratan de aumentar la eficiencia de sus flotas para contrarestar el impacto de hidrocarburos más caros, además de incentivar los trayectos con el menor número de asientos vacíos.

El precio de los hidrocarburos se ha convertido en el mayor incentivo para los fabricantes aeronáuticos, interesados más que en el pasado en aumentar la eficiencia de sus nuevos modelos.

¿Cuánto puede mejorar la eficiencia de los aviones de pasajeros?

The Economist recuerda que el primer Boeing 737 de 1967 albergaba 100 pasajeros y cubría una distancia máxima de 2.775 kilómetros (1.725 millas). La versión moderna, el B737-800, transporta cerca del doble de pasajeros y el doble de distancia, consumiendo un 23% menos de combustible, o un 48%, en un cálculo por asiento.

La mejora tecnológica ha sido, sin embargo, conservadora. El precio del queroseno se mantuvo a niveles aceptables por la industria aérea hasta la última década, cuando el aumento de su precio transformó una demanda más en la prioridad para las aerolíneas.

Hasta ahora, una simple mejora de un diseño de 1950

El conservadurismo tecnológico de la industria aeronáutica es comparable al de la industria del transporte por carretera. Decidida la necesidad de usar un combustible fácilmente almacenable y transportable, con gran potencial energético en relación con su masa y volumen como los hidrocarburos, sólo había un camino para mejorar los aviones: haciéndolos más eficientes, a partir del perfeccionamiento de motores, materiales y aerodinámica, pero manteniendo el tipo de turbina, material y diseño.

El resultado de la evolución es también semejante al de la industria del automóvil: modelos más eficientes, con mayor rango, comodidad y prestaciones. No obstante, los últimos aviones comerciales se parecen a los que han surcado el aire durante la era de los aviones a reacción o “jets“, iniciada tras la II Guerra Mundial.

En los años 50, los aviones que habían sustituido los motores de explosión por motores con turbinas, todavía en uso en los modelos actuales, hicieron posible la aviación comercial.

Cuando el mundo pensó que más moderno era más rápido

Se pensó que la aviación supersónica comercial, iniciada en 1976 con el Concorde y finalizada en 2003 tras un mediático y mortífero accidente en 2000, abría una nueva era en la aviación, pero los costes de fabricación y mantenimiento, la falta de estabilidad, el consumo de carburante y las dudas sobre su seguridad evitaron la adopción generalizada de aviones similares.

Los últimos aviones comerciales son el resultado de la mejora de un paradigma inventado hace medio siglo: tienen un único fuselaje, alargado y cilíndrico, cuya cabina trata de aumentar al máximo la aerodinámica, propulsado por dos enormes turbinas reactoras que cuelgan de cada una de sus estrechas y alargadas alas.

Culmina el diseño una aleta trasera, que aporta estabilidad aerodinámica y facilita las maniobras del despegue y el aterrizaje.

El futuro de la aeronáutica es más sostenible, dice la NASA

Varios diseñadores, algunos de ellos involucrados en proyectos sobre el futuro de la aeronáutica de la NASA, el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) o el Imperial College de Londres, creen que los últimos aviones comerciales de Boeing, Airbus y sus competidores se acercan al límite de eficiencia que puede obtenerse con el diseño aeronáutico y los motores de turbina tradicionales.

Para mejorar radicalmente las prestaciones y eficiencia de los aviones del futuro, estos diseñadores creen necesario crear un nuevo tipo de avión comercial.

Se han propuesto varios diseños radicales, pero la mayoría de ellos había tenido más en cuenta las posibilidades estéticas del diseño digital que el trabajo técnico concienzudo, teniendo en cuenta variables como el diseño estructural, los materiales, la aerodinámica, el tipo de motor y su localización, la disposición de los pasajeros o la adaptación a las leyes internacionales sobre seguridad aérea.

En busca de diseños viables que mejoren los aviones actuales

Por ejemplo, aviones comerciales en forma de alas gigantescas convertidas en parte del fuselaje y una morfología aerodinámica similar al Concorde o los aviones espía supersónicos, reducirían radicalmente su consumo de combustible, pero no se adaptarían fácilmente a las demandas del público y la normativa de aerolíneas y legisladores.

Largas filas de pasajeros reducirían el número de asientos con ventana y pasillo, además de dificultar el acceso a los asientos o la evacuación de la aeronave, que debe poder realizarse en menos de 90 segundos, según la legislación vigente.

China también quiere entrar en la aeronáutica comercial

La carrera para diseñar un avión comercial más eficiente viable para el futuro involucrará no sólo a Estados Unidos y Europa, que acaparan la sede de las dos principales compañías del sector (Boeing y Airbus, respectivamente), que se acusan mutuamente de recibir subsidios gubernamentales ilegales.

Varios países emergentes han ratificado su interés por la aeronáutica comercial, que consideran estratégica. Destacan China, Rusia (que trata de rentabilizar inversiones estatales con hondas raíces en la época soviética) y Brasil.

Estados Unidos se ha adelantado al conglomerado europeo EADS, matriz de Airbus, y ya encargó a la NASA en 2008 un proyecto que, a modo de concurso abierto a las empresas del sector, pretende diseñar el avión comercial del futuro que pudiera ser viable en 2030. El concurso pretende premiar y financiar la fabricación -a partir de 2011- de los prototipos de los mejores proyectos presentados.

El avión sostenible de 2030, según Estados Unidos

La NASA ponía como condiciones que los aviones comerciales lograran los objetivos técnicos y ecológicos predefinidos en el concurso, además de poder ser fabricados a un coste razonable en 2030. A diferencia de EADS, la agencia aeronáutica estadounidense tiene una experiencia acumulada de incalculable valor gestionando proyectos tecnológicos que proporcionen suculentos frutos industriales a medio plazo.

Cuatro equipos presentaron sus trabajos a la NASA, liderados respectivamente por General Electric, el Instituto Tecnológico de Massachusetts, Northrop Grumman y Boeing.

Los estudios presentados en el proyecto identifican, según la NASA, necesidades tecnológicas específicas y posibles soluciones a los principales retos y limitaciones que se detecten. Interesan, sobre todo, el diseño y los materiales usados en el fuselaje, así como el diseño del motor.

Los aviones comerciales de la década de 2030 deberán superar a los actuales en varios requisitos, según la NASA:

• Reducción de su nivel de ruido de 71 decibelios, para evitar la contaminación sonora y paliar las molestias causadas por el tráfico aéreo en las zonas metropolitanas.
• Disminución superior al 75% de las emisiones de óxido de nitrógeno, que aumentaría radicalmente la calidad del aire, sobre todo en las áreas cercanas a aeropuertos.
• Descenso superior al 70% de la quema de combustible, que reduciría radicalmente las emisiones con efecto invernadero de la industria aeronáutica y abarataría el coste del transporte aéreo.
• Capacidad técnica para adaptarse a distintos tipos de aeropuerto y vuelo, para reducir la congestión aérea y ahorrar combustible.

Los 4 proyectos de avión comercial del futuro coinciden en el diagnóstico y las posibles soluciones a los retos técnicos y ecológicos de la aeronáutica:

• Aminorar la velocidad de crucero hasta situarlo en Mach 0,7 (857 km/h, o 532 millas por hora), entre un 5% y un 10% de velocidad que los aviones actuales, así como volar más alto, para ahorrar combustible.
• Desarrollar motores que requieran menos energía para despegar (la maniobra más peligrosa y la que requiere mayor combustible).
• Aviones capaces de despegar en pistas más cortas, de 1.500 metros (5.000 pies), para aumentar la capacidad operativa y la eficiencia.
• Dimensiones más reducidas, similares al Boeing 737, capaz de albergar a más de 180 pasajeros, para reducir el consumo de combustible en las rutas de distancia media, las más transitadas.
• Incorporar avances técnicos que mejoren la gestión de combustible, la toma de decisiones y la seguridad.

5 aviones comerciales para volar en 2030

Los cuatro equipos seleccionados por el reto para construir el avión de pasajeros de 2030 recomiendan mejoras como materiales compuestos más ligeros, materiales para el motor capaces con gran tolerancia a cambios térmicos, así como aerodinámicas más atrevidas que las actuales, deudoras de diseños vigentes desde hace décadas.

Los diseños de General Electric, el MIT, Northrop Grumman y Boeing aportan pistas acerca de los aviones que, en 20 años, transportarán pasajeros con menos ruido, menos emisiones, con una fracción del combustible por pasajero actuales y seguridad reforzada.

1. GE Aviation (avión de 20 pasajeros)

La división aeronáutica de General Electric, uno de los principales fabricantes de motores a reacción, presentó un proyecto realista para aviones de pasajeros de pequeñas dimensiones, con alrededor de 20 pasajeros.

La idea es crear pequeños aviones, especialmente silenciosos, cómodos, seguros y frugales en el consumo de combustible, capaces de reducir la congestión en grandes aeropuertos metropolitanos, usando pistas cortas en pequeños aeropuertos locales, para fomentar así el tránsito directo y evitar molestias a los pasajeros.

El fuselaje ovalado del avión aumenta su espacio interior, además de reducir la resistencia al aire. Incluye, asimismo, baterías eléctricas que alimentan las necesidades de tripulación y pasajeros, dejando el combustible para la navegación. El diseño de los turbopropulsores reduce el sonido y, a la vez, facilita despegar en poco terreno o ganar altura con rapidez.

2. MIT D8 (avión de 180 pasajeros)

El diseño para el avión sostenible de 2030 presentado a la convocatoria de la NASA por el Instituto Tecnológico de Massachusetts huye de la convencionalidad, sin abandonar el realismo.

El cuerpo del avión configurado por dos fuselajes, unidos, conforman un amplio y ovalado espacio interior, además de reducir la resistencia al aire y aumentar la estabilidad del aparato, a la vez que reduce el tamaño de las alas. Sus motores, tres turbofán similares a los de los grandes aviones actuales, están dispuestos bajo el estabilizador de la cola, de mayor tamaño que en los aviones actuales.

El MIT ha pensado en materiales compuestos más ligeros que los actuales, además de motores turbofán -a reacción- con un diseño modificado, que reduce el núcleo de la turbina e incrementa el flujo de aire a su alrededor. El D8 del MIT es más silencioso, espacioso, ligero y frugal en el consumo que el Boeing 737-800 o el Airbus A320, dos populares aeronaves a reacción con capacidad media y fuselaje estrecho.

La primera versión del D8, el D8.1, que podría ser construida con materiales convencionales, como el aluminio, usaría un 49% menos de combustible que las aeronaves actuales, mientras que la versión ensamblada con materiales compuestos disponibles en 2035 reduciría el consumo en un 71%.

3. Northrop Grumman SELECT (avión de 120 pasajeros)

El equipo de Northrop Grumman ha diseñado el Silent Efficient Low Emissions Commercial Transport (SELECT), un avión del futuro de reducidas dimensiones para trayectos de corta y media distancia, con espacio para hasta 120 plazas. Northrop Grumman ha preferido optar por un diseño aparentemente convencional, que reduce sin embargo el ruido, el consumo de combustible y las emisiones.

Incorpora materiales compuestos derivados de la cerámica, avances nanotecnológicos y un sistema de propulsión más eficiente. La compañía cree viable conseguir todos los objetivos expuestos por el proyecto de la NASA para las aeronaves comerciales de 2030-2035, si se combina la nueva tecnología con el uso de aeropuertos más pequeños, con pistas más cortas.

4. Boeing SUGAR Volt

El Boeing SUGAR (de Subsonic Ultra Green Aircraft Research) Volt es uno de los cinco diseños conceptuales presentados por la empresa de Seattle al concurso de la NASA. El diseño del Volt destaca por su realismo, aunque incorpora alas conectadas a la parte inferior y superior del fuselaje. En comparación con las actuales, las alas del SUGAR Volt son más alargadas y estrechas, además de menor resistencia al viento.

Boeing habla de un motor híbrido, compuesto por turbofanes propulsados con electricidad (para las necesidades del habitáculo y el vuelo) e hidrocarburos (para las maniobras que requieren mucha energía, como el despegue o las condiciones climáticas adversas).

5. Avión sostenible del Imperial College de Londres

Al margen del concurso convocado por la NASA, aparecen proyectos similares en otros lugares. En el Reino Unido, el equipo de investigación aeronáutica del profesor Varnavas Serghides, en el Imperial College de Londres, trabaja también en un diseño de avión comercial más sostenible viable a medio plazo, capaz de reducir radicalmente el ruido, el consumo de combustible o las emisiones, sin reducir la seguridad.

El equipo de Varnavas Serghides se centra en diseños que reduzcan radicalmente el peso de los aviones para liberarlos de la resistencia al avance, lo que permitiría usar motores más pequeños y eficientes. En uno de sus modelos, los ingenieros del Imperial College han situado dos motores a reacción sobre las alas y suprimido los estabilizadores de la cola. Sus responsables explican que, si hasta ahora ha sido difícil volar sin empenaje en el extremo, los nuevos sistemas de control electrónicos reducen su necesidad.

La idea es mejorar el rendimiento de la aerodinámica de los aparatos en el túnel del viento, ya que menos turbulencias y resistencia equivalen a mayor comodidad del vuelo, mientras se reducen el consumo y el ruido.