Notas
 
Instituto Mexicano del Transporte
Publicación mensual de divulgación externa

NOTAS núm. 104, febrero 2007, artículo 1
Innovación en la tecnología para incrementar la capacidad aeroportuaria (Parte 1)
 

Referencia

Introducción

Esta alternativa se centra en un nuevo tipo de aeronave que permitirá liberar la demanda de servicio del aeropuerto, tanto en el lado aéreo (pistas y calles de rodaje) como terrestre (plataformas, edificio terminal, estacionamientos y accesos). Se trata de un tipo de aeronave que debido a sus características no requiere el uso de un aeropuerto para su operación.

Los convertiplanos

El desarrollo civil de los convertiplanos para los sistemas de transporte aéreo actualmente es considerado como un medio potencial para suministrar servicios aéreos regulares de corta distancia. Esta tecnología puede proveer servicios para el transporte de pasajeros desde el centro de una gran ciudad hacia el de otro centro importante, y se espera que atraiga principalmente a los viajeros de negocios.

Un convertiplano es una aeronave dotada de alas fijas convencionales, y propulsada por hélices, cuyos ejes de rotación son orientables, lo que la convierte en un híbrido entre el avión y el helicóptero. Para el despegue vertical las hélices son dirigidas hacia arriba, convirtiendo todo su empuje en levantamiento. En este modo de operación la aeronave es básicamente un helicóptero (Figura 1). Al inclinar los rotores poco a poco hacia delante, la aeronave va ganando velocidad, hasta que finalmente quedan paralelos con el eje longitudinal de la aeronave, proporcionando el empuje máximo. Bajo esta condición, las alas proveen todo el levantamiento y su máxima eficiencia, por lo que se alcanza la máxima velocidad. En este momento el convertiplano se comporta prácticamente como un avión turbohélice (Figura 2).

Las características anteriores confieren a los convertiplanos la capacidad de despegar y aterrizar verticalmente (VTOL, Vertical Take Off and Landing), a la vez que les permite alcanzar mayores velocidades en vuelo horizontal que un helicóptero. En un helicóptero su máxima velocidad de traslación está limitada por la velocidad a la que gira su rotor; su velocidad de crucero es comúnmente de alrededor de 278 km/h (150 nudos); sin embargo, los convertiplanos pueden alcanzar velocidades de crucero del orden de 463 km/h (250 nudos), y velocidades máximas de 556 km/h (300 nudos).

El sistema de propulsión del convertiplano es más complejo que el de un helicóptero convencional debido a sus grandes rotores articulados y a su ala adicional, sin embargo, la mejora en su eficiencia a velocidad de crucero y su velocidad mayor respecto a los helicópteros, los hace atractivos para ciertas aplicaciones. Dado que sus rotores son menos ruidosos que los de un helicóptero, y a que es más veloz que estos, se espera que atraiga su aplicación para el servicio comercial de transporte en áreas con alta densidad de población.

Fuente:

http://www.bellagusta.com/air_ba_main.cfm

Figura 1

Convertiplano BA609 en modo “helicóptero”

Los convertiplanos también pueden alcanzar un techo de servicio substancialmente mayor que el de los helicópteros, dado que pueden volar fácilmente a más de 6,000 metros (20,000 pies) de altitud, mientras que los helicópteros comúnmente no exceden una altitud de 3,000 metros (10,000 pies). Esta característica significa que algunos usos que hasta ahora sólo habían sido considerados para las aeronaves de ala fija, ahora pueden ser realizados por los convertiplanos, sin la necesidad de pistas de despegue y aterrizaje.

Estas aeronaves requieren de todas las partes fundamentales de un helicóptero con doble rotor, pero también de todos los controles de vuelo de una avión común, y de un mecanismo que gire sus rotores; lo anterior ocasiona que el costo de un convertiplano sea comúnmente entre un 50% y 100% mayor que el de un helicóptero, con las mismas características de potencia y peso vacío.

Un estudio de la Boeing[1] sugiere que las potenciales aplicaciones civiles de la tecnología de los convertiplanos, podrían capturar entre uno y dos tercios del tránsito de corto itinerario y de alta densidad, que es actualmente manejado en los aeropuertos, lo cual significaría una reducción significativa en la demanda de servicio de los aeropuertos.

Comúnmente pueden disminuir hasta un 15% el flujo de pasajeros y un 10% el de operaciones, en un aeropuerto con gran actividad.

Fuente:

http://www.bellagusta.com/air_ba_main.cfm

Figura 2

Convertiplano BA609 en modo “avión”

Las características operativas de los convertiplanos pueden contribuir a disminuir la congestión aeroportuaria, al cambiar los flujos de pasajeros y aeronaves, que comúnmente utilizan aeronaves pequeñas, hacia otras instalaciones fuera del aeropuerto (hacia los vertipuertos[2], que en términos generales serían muy similares a un helipuerto, ver Figura 3). La capacidad de los convertiplanos para despegar y aterrizaje en casi cualquier lugar, permite la construcción de vertipuertos al nivel del suelo en el centro de las ciudades, o en la parte superior de edificios, en estacionamientos de automóviles, o aún en áreas aledañas a las principales autopistas.

Fuente:

http://www.bellagusta.com/air_ba_main.cfm

Figura 3

Convertiplano BA609 en un vertipuerto

El establecimiento de vertipuertos en los principales aeropuertos concentradores y de distribución también es posible y común, sin embargo, en este caso sólo se libera presión en el lado aéreo del aeropuerto.

Los problemas relacionados con el desarrollo de servicios mediante convertiplanos se relacionan principalmente con sus altos costos de adquisición y con la necesidad y ubicación adecuada de los vertipuertos.

Las ventajas para los usuarios son: (a) Minimiza la pérdida de tiempo y dinero en los traslados terrestres; (b) Evita la pérdida de tiempo en los aeropuertos congestionados; (c) Los puntos de salida y llegada son cercanos a sus lugares de trabajo y/o a sus residencias; y (d) Son más confortables (menos ruidosos y con menos vibraciones) y rápidos que los helicópteros.

Aunque ha habido diversos desarrollos para este tipo de aeronave, desde la década de los cincuentas del siglo pasado, la mayoría se ha quedado sólo en la etapa experimental, o han sido utilizados con fines militares. Sin embargo, el primer convertiplano para usos civiles es el Bell/Agusta BA609; este fue desarrollado por la Bell/Agusta Aerospace Company (BAAC), una empresa formada por Bell y AgustaWestland.

Las primeras pruebas en tierra del BA609 empezaron en diciembre de 2002. Su primer vuelo fue realizado en marzo de 2003. El 22 de julio de 2005, el BA609 realizó su primer cambio total de modo “helicóptero” a modo “aeroplano” y viceversa en vuelo, convirtiéndose en la primera aeronave civil que realiza esta proeza.

El diseño de la aeronave requiere una tripulación de dos miembros, y puede llevar hasta 9 pasajeros. La BAAC afirma que para mediados de 2004 había pedidos para 65 de estas aeronaves.

Características generales del BA609:

Dimensiones: longitud 13.3 m, altura 4.5 m, envergadura 10 m, diámetro de cada rotor 10 m.

Pesos: vacío 4,765 kg; máximo 7,265 kg.

Velocidad máxima de crucero: 509 km/h.

Techo de servicio: 7,550 m.

Radio de acción: 1,389 km.

Costo: 10 millones de dólares.

Costos de operación: 875 dólares/hora.

La factibilidad y competitividad potencial de los convertiplanos, para el mercado de pasajeros en viajes regulares cortos, ha sido estudiada[3] desde el punto de vista de los costos logísticos totales. Los resultados indican que la ventaja de accesibilidad de los convertiplanos es muy importante, dado que hace factible su operación, aunque su costo de adquisición (costo por asiento) sea mayor que el de una aeronave turbohélice. Si además se considera un escenario con múltiples vertipuertos, la tecnología del convertiplano es todavía mucho más competitiva.

El análisis también sugiere que el tamaño (capacidad) del convertiplano es una característica crucial. Aunque no hay un tamaño único de convertiplano que funcione adecuadamente para todos los mercados, nuevamente el sistema de vertipuertos múltiples resuelve el dilema, dado que aumenta los grados de libertad para responder a la variación del tamaño de los mercados.

Alfonso HERRERA



* Tomado del informe final: Alfonso HERRERA GARCÍA, “Alternativas de solución para problemas de capacidad aeroportuaria”, Instituto Mexicano del Transporte, Sanfandila, Qro., 2006.

[2] Área definida de terreno o área elevada, utilizada para el despegue y aterrizaje de convertiplanos y de aeronaves de ala rotativa. Para detalles del diseño de vertipuertos, se pude consultar: Advisory Circular No. 150/5390-3. Vertiport Design. Federal Aviation Administration. Department of Transportation. USA.

Referencia: http://www.dot.ca.gov/hq/planning/aeronaut/documents/5390-3.pdf.

[3] Hansen Mark. “Assesing tiltrotor technology: A total logistics cost approach”. Transportation Research Record No. 1296. Transportation Research Board. National Research Council. U.S.A. 1991.

 
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