El motor que cambiará los drones y los aviones para siempre: sin partes móviles, ligero y muy resistente

En los últimos años, el sector de la aviación ha sido testigo de un auge de innovadoras tecnologías de propulsión. Los nuevos motores se están desarrollando tanto para vehículos aéreos no tripulados (UAVs) como Razor, el dron que quiere jubilar a los cazas, como para aviones, como el modelo eléctrico de Airbus con motores de quita y pon. Estos avances, que también llegarán a España, están reconfigurando el panorama de la aeronáutica, ofreciendo un mayor rendimiento, eficiencia y rentabilidad. Entre los avances más prometedores está la resurrección de un viejo concepto: el motor pulsejet. 

Wave Engine Corporation, una empresa derivada de la Universidad de Maryland, tiene mucho que ofrecer en ese sentido. Fundada en 2016, esta compañía ha diseñado y desarrollado un motor pulsejet específico para drones sin partes móviles y con importantes mejoras en cuanto a durabilidad, ligereza y bajo coste. Su primer modelo, el J-1, fue presentado en marzo y acaba de llegar a sus primeros clientes, marcando un antes y un después en la evolución de los sistemas de propulsión aérea.

Este nuevo buque insignia de Wave Engine se asemeja estéticamente a un trombón y suele montarse sobre el fuselaje de la aeronave, dándole un aspecto distintivo. Diseñado para UAVs de alta velocidad, con un peso máximo al despegue de hasta 90 kilogramos, el J-1 pesa sólo 8,2 kilogramos y mide 14 x 32 x 163 centímetros, ofreciendo potencia y ligereza. Su versatilidad queda patente en su capacidad para funcionar con diversos combustibles, como gasolina, bioetanol E85 o combustible de aviación a base de queroseno, generando hasta 245 newtons de empuje.

Motores pulsejet

Hay que remontarse al siglo XIX para encontrar los primeros diseños de pulsejet y uno de sus modelos más conocidos fue el encargado de propulsar las bombas V-1 del ejército alemán durante la II Guerra Mundial. Es un tipo de motor a reacción muy ligero en el que la combustión se produce por impulsos de forma intermitente, pero que suelen quedarse cortos en cuanto a potencia de empuje.

Para solventar estos problemas, los ingenieros de la Universidad de Maryland que están detrás de Wave Energy contaron con el apoyo financiero de DARPA, la agencia estadounidense que promueve algunos de los proyectos más ambiciosos del mundo en los sectores de defensa y aviación. Así pudieron pasar de los prototipos iniciales, apenas un esbozo de su tecnología, al primer avión tripulado propulsado por uno de sus motores pulsejet. "Una combinación inigualable de coste, simplicidad y rendimiento de vuelo", según Daanish Maqbool, CEO de la compañía.

El principio básico de estos propulsores es la eliminación de los componentes rotativos de los motores a reacción convencionales. En su lugar, aprovechan las ondas de presión provocadas por la combustión para expulsar gases calientes y generar empuje. En las pruebas realizadas hasta la fecha ha demostrado su eficacia, alcanzando velocidades de hasta 322 kilómetros por hora.

Su funcionamiento se basa en una combustión intermitente dentro de la cámara, donde el combustible y el aire se inflaman, provocando un rápido aumento de la temperatura y la presión. De hecho, en los vídeos de las pruebas del J-1 realizados con el dron demostrador Scitor-D, se pueden ver llamas saliendo del orificio de escape.

Diseño del motor J-1 Wave Engine Corporation Omicrono

La fuerza resultante empuja los gases calientes fuera de ambos extremos del tubo, generando empuje. Al salir los gases, se crea un vacío parcial que introduce aire fresco en el tubo e inicia el siguiente ciclo de combustión. 

Una de las principales ventajas de este sistema de propulsión es que, debido a su forma, está protegido frente a la entrada de residuos y tiene una gran tolerancia a los daños. Otra de las características únicas del motor J-1 es su capacidad para arrancar, parar y volver a arrancar en pleno vuelo, lo que mejora significativamente su flexibilidad operativa.

Además, ofrece una respuesta instantánea del acelerador, añade capacidad de elevación vertical y estabilización activa, grandes ventajas en vehículos necesitados de precisión como los UAVs.

Coste inferior

Según Wave Engine, además de esas ventajas, su propuesta tiene un coste inferior frente a otros sistemas de propulsión de alta velocidad, además de reducir el mantenimiento por la ausencia de partes móviles, lo que también mejora la fiabilidad y la durabilidad del motor en entornos difíciles. Los J-1, afirman sus responsables, tienen una mayor escalabilidad en comparación con los motores a reacción tradicionales.

Un avión con un motor pulsejet en la zona superior del fuselaje Wave Engine Corporation Omicrono

Para demostrarlo, la empresa ya está desarrollando el motor K-1, un modelo más grande capaz de producir hasta 979 newtons de empuje y diseñado para propulsar aeronaves de hasta 454 kg de peso. Eso abre aplicaciones potenciales de su tecnología a vehículos más grandes, como aviones comerciales y nuevos vehículos de despegue y aterrizaje vertical (VTOL), como el aerotaxi español que cambiará cómo te mueves por la ciudad, diseñados para alcanzar altas velocidades. 

La entrega de los primeros motores J-1 marca un hito importante para Wave Engine. La identidad del destinatario es confidencial, y sólo se describe como un "contratista principal aeroespacial del gobierno estadounidense", pero el contrato ejemplifica las posibles aplicaciones militares de esta tecnología.