Convirtiendo el vuelo eléctrico en realidad

La aviación representa alrededor del 2,5 % de las emisiones mundiales de CO ² y los ingenieros aeronáuticos de todo el mundo están trabajando para convertir los vuelos en una empresa más limpia y ecológica. Sin embargo, el vuelo eléctrico requiere una innovación continua en dos áreas importantes: baterías más livianas y de mayor densidad de energía y fricción mecánica reducida.

Hay progreso en el frente de la batería en forma de baterías de litio y grafeno de estado sólido. En el frente de la reducción de la fricción, el trabajo reciente de Timken en sistemas de conducción de vehículos eléctricos (EV) terrestres y el fuerte legado de productos aeroespaciales lo convierten en un socio ideal para avanzar en el vuelo eléctrico.

“Estamos al comienzo de esta revolución y Timken es el socio preferido de muchos de los principales fabricantes de aeronaves”, dice Ryan Evans, director de investigación y desarrollo de Timken. “Nuestras tecnologías de productos aeroespaciales, que incluyen tratamientos térmicos especiales, opciones de materiales y conocimientos tribológicos, nos dan una ventaja en los problemas de reducción de la fricción inherentes al vuelo eléctrico”.

Dr.Ryan Evans
Director, Investigación y Desarrollo

El Dr. Ryan Evans es director de I+D de The Timken Company. Evans, presidente de la Sociedad de Tribólogos e Ingenieros de Lubricación (STLE) (2022-23) y miembro de ASM, ha realizado importantes contribuciones en las áreas de recubrimientos de película fina, lubricación, caracterización de materiales avanzados y tribología dentro del departamento de I+D de Timken. Es autor de más de 40 publicaciones técnicas y posee 14 patentes.

“Los productos de Timken resistentes al desgaste, controlados térmicamente, de alta velocidad, densos en potencia y de alta carga se ajustan perfectamente a lo que buscan los diseñadores de aeronaves”.

Mike Gromosiak
Gerente de Producto Aeroespacial

Mike Gromosiak es gerente de productos aeroespaciales de The Timken Company. Gromosiak, anteriormente ingeniero jefe de vehículos móviles en carretera, tiene una amplia experiencia en la industria automotriz, incluida la creciente transición mundial hacia los vehículos eléctricos. Hoy, aplica esa experiencia a otro mercado de Timken con un siglo de antigüedad: la industria aeroespacial.

“La tribología de pares de materiales es otra área en la que ofrecemos una experiencia significativa. En nuestro laboratorio de reología, hemos mapeado lubricantes para el segmento de mercado de vehículos eléctricos y también para motores a reacción”.

Vuelo eléctrico hasta ahora

Los aviones que funcionan con energía solar han aparecido ocasionalmente en los titulares desde la década de 1980, pero en su mayoría han sido aviones experimentales o de entrenamiento de uno o dos asientos.

Los helicópteros han evolucionado más rápidamente. Hoy en día, las principales empresas de todo el mundo están trabajando en naves eléctricas de despegue y aterrizaje vertical (eVTOL) de cuatro plazas para la movilidad aérea urbana. El mayor obstáculo parece ser el desarrollo de la infraestructura y las regulaciones del tráfico aéreo para hacer que esos taxis aéreos al estilo de los Supersónicos sean seguros para las vías aéreas públicas.

En 2022, la startup aeroespacial Eviation introdujo el vuelo eléctrico en el mercado regional con Alice, su avión de cercanías de nueve asientos. Después de un viaje inaugural exitoso, la compañía ha recibido cientos de pedidos en todo el mundo, y se espera la certificación y las entregas en 2027.

Tecnologías habilitadoras de Timken

La reducción de la fricción ha sido durante mucho tiempo el principal impulsor del negocio de Timken, por lo que Evans y sus colegas ven el vuelo eléctrico como uno de una serie de avances importantes en los que la empresa ha participado desde su fundación.

Durante casi 40 años, los ingenieros de Timken han trabajado para aumentar la densidad de potencia de los rodamientos , primero para vehículos convencionales e híbridos y ahora para vehículos eléctricos. Esa tecnología también juega un papel importante en la industria aeroespacial. “Los productos de Timken resistentes al desgaste, controlados térmicamente, de alta velocidad, densos en energía y de alta carga se ajustan perfectamente a lo que buscan los diseñadores de aeronaves”, dice Evans.

Los nuevos diseños de cojinetes divididos y cojinetes híbridos cerámicos para la industria aeroespacial son habilitadores tecnológicos adicionales, especialmente adecuados para los espacios reducidos y los estándares de reducción de peso requeridos para los aviones eléctricos. “Cambiar a los rodillos cerámicos le brinda una reducción del 16-17 % en la masa y cabe en el mismo espacio que un rodamiento de acero”, dice Mike Gromosiak, gerente de productos aeroespaciales de Timken.

“La tribología de pares de materiales es otra área en la que ofrecemos una experiencia significativa”, dice Gromosiak. “Nuestro laboratorio de reología de clase mundial ya ha mapeado lubricantes para el segmento de mercado de vehículos eléctricos, y también para motores a reacción”.

Evans y Gromosiak también mencionan las soluciones de prueba y validación de productos de Timken. “La velocidad es importante cuando se desarrollan nuevas tecnologías, y nuestros equipos de prueba de alta velocidad pueden acelerar el proceso para los clientes al funcionar a velocidades de aplicación realistas”, dice Evans. Timken también está trabajando en un modelo de cálculo de la vida útil de los rodamientos híbridos.

El futuro del vuelo eléctrico

Evans espera ver cómo los aviones eléctricos revolucionan los vuelos comerciales y reducen su huella de carbono en las próximas décadas. “Habrá una evolución en escala”, dice, “de drones a taxis aéreos, a aviones de cercanías y quizás incluso a grandes aviones de pasajeros algún día”.

“Veo una demanda de productos de alta ingeniería y piezas mecánicas para que funcione”, dice. “A medida que eliminamos la fricción y reducimos los componentes, las necesidades de la batería disminuyen y esa es una gran dirección para todos”.

Lea sobre la historia de innovación aeroespacial de Timken.

Published: 2023/02/2