En la comedia animada de la década de 1960 The Jetsons, George Jetson viaja al trabajo en su auto volador de tamaño familiar, que milagrosamente se transforma en un maletín al final del viaje.

Un nuevo estudio sobre los impactos de los autos voladores en la sostenibilidad ambiental, formalmente conocido como avión eléctrico de despegue y aterrizaje vertical, o VTOL, descubre que no serían adecuados para un viaje corto al estilo de los Supersónicos.

Sin embargo, Los VTOL, que combinan la conveniencia del despegue y el aterrizaje verticales como un helicóptero con el vuelo aerodinámico eficiente de un avión, podrían desempeñar un papel de nicho en la movilidad sostenible para viajes más largos. según el estudio, programada para su publicación el 9 de abril en Comunicaciones de la naturaleza . Varias empresas de todo el mundo están desarrollando prototipos VTOL.

Los coches voladores serían especialmente valiosos en ciudades congestionadas, o en lugares donde existen limitaciones geográficas, como parte de un servicio de taxi de viaje compartido, según los autores del estudio del Centro de Sistemas Sostenibles de la Universidad de Michigan y de Ford Motor Co.

"A mi, Fue muy sorprendente ver que los VTOL eran competitivos con respecto al uso de energía y las emisiones de gases de efecto invernadero en ciertos escenarios, "dijo Gregory Keoleian, autor principal del estudio y director del Centro de Sistemas Sostenibles de la Escuela de Medio Ambiente y Sostenibilidad de la U-M.

"Los VTOL con ocupación completa podrían superar a los automóviles terrestres para viajes de San Francisco a San José o de Detroit a Cleveland, por ejemplo, " él dijo.

El estudio de U-M-Ford, la primera evaluación integral de sostenibilidad de VTOL, miró el uso de energía, Emisiones de gases de efecto invernadero y ahorro de tiempo de los VTOL en comparación con los turismos terrestres. Aunque los VTOL producen cero emisiones durante el vuelo, sus baterías requieren electricidad generada en centrales eléctricas.

Los investigadores encontraron que para viajes de 100 kilómetros (62 millas), un VTOL completamente cargado que transportaba un piloto y tres pasajeros tenía menores emisiones de gases de efecto invernadero que los automóviles terrestres con una ocupación promedio de vehículos de 1.54. Las emisiones vinculadas al VTOL fueron un 52 por ciento más bajas que las de los vehículos de gasolina y un 6 por ciento más bajas que las de los vehículos eléctricos de batería.

Akshat Kasliwal, primer autor del estudio y estudiante de posgrado en la Escuela de Medio Ambiente y Sostenibilidad de la U-M, dijo que los hallazgos pueden ayudar a guiar el despliegue sostenible de un sistema de movilidad emergente antes de su comercialización.

"Con estos VTOL, Existe la oportunidad de alinear mutuamente los casos de sostenibilidad y negocios, ", Dijo Kasliwal." No solo la alta ocupación de pasajeros es mejor para las emisiones, también favorece la economía de los coches voladores. Más lejos, se podría incentivar a los consumidores a compartir viajes, dado el importante ahorro de tiempo que se obtiene al volar en comparación con la conducción ".

En las próximas décadas, El sector del transporte mundial se enfrenta al desafío de satisfacer la creciente demanda de una cómoda movilidad de pasajeros al tiempo que reduce la congestión. mejorar la seguridad y mitigar el cambio climático.

Los vehículos eléctricos y la conducción automatizada pueden contribuir a algunos de esos objetivos, pero están limitados por la congestión en las carreteras existentes. Los VTOL podrían potencialmente superar algunas de esas limitaciones al habilitar servicios de taxi piloto u otros servicios de viajes aéreos urbanos y regionales.

Varias corporaciones aeroespaciales y empresas emergentes:Airbus, Boeing, Joby Aviation y Lilium, por ejemplo, y agencias como la NASA han desarrollado prototipos de VTOL. Un habilitador de eficiencia crítico para estos aviones es la propulsión eléctrica distribuida, o DEP, que implica el uso de varios pequeños, propulsores accionados eléctricamente.

Los investigadores de la U-M y Ford utilizaron información disponible públicamente de estas fuentes y otras para crear un modelo basado en la física que calcula el uso de energía y las emisiones de gases de efecto invernadero para los VTOL eléctricos.

"Nuestro modelo representa las tendencias generales en el espacio VTOL y utiliza parámetros de múltiples estudios y diseños de aeronaves para especificar el peso, relación elevación-arrastre y energía específica de la batería, "dijo Noah Furbush, coautor del estudio y estudiante de maestría en la Facultad de Ingeniería de la U-M.

"Además, realizamos análisis de sensibilidad para explorar los límites de estos parámetros, junto con otros factores como la intensidad del carbono de la red y la velocidad del viento, "dijo Furbush, quien también es miembro del equipo de fútbol de la U-M.

El estudio comenzó mientras Kasliwal y Furbush eran pasantes de verano en Ford. El trabajo continuó cuando los estudiantes regresaron a Ann Arbor, con la ayuda de una subvención de la Ford-University of Michigan Alliance.

Los investigadores analizaron el uso de energía primaria y las emisiones de gases de efecto invernadero durante las cinco fases del vuelo VTOL:despegue estacionario, trepar, crucero, descenso y aterrizaje estacionario. Estos aviones consumen mucha energía durante el despegue y el ascenso, pero son relativamente eficientes durante la fase de crucero. viajando a 150 mph. Como resultado, Los VTOL son más eficientes energéticamente en viajes largos, cuando la fase de crucero domina el total de millas de vuelo.

Pero para viajes más cortos, menos de 35 kilómetros (22 millas), los vehículos con motor de combustión interna de un solo ocupante utilizaron menos energía y produjeron menos emisiones de gases de efecto invernadero que los VTOL de un solo ocupante. Esa es una consideración importante porque el viaje promedio de un vehículo en tierra es de solo unos 17 kilómetros (11 millas).

"Como resultado, los viajes en los que los VTOL son más sostenibles que los automóviles de gasolina solo representan una pequeña fracción del total anual de millas recorridas por vehículos en tierra, "dijo el coautor del estudio Jim Gawron, estudiante de posgrado en la Escuela de Medio Ambiente y Sustentabilidad de la U-M y en la Escuela de Negocios Ross. "Como consecuencia, Los VTOL estarán limitados en su contribución y papel en un sistema de movilidad sostenible ".

No es sorprendente, el VTOL completó el viaje del caso base de 100 kilómetros mucho más rápido que los vehículos terrestres. Una trayectoria de vuelo VTOL punto a punto, junto con velocidades más altas, resultó en un ahorro de tiempo de alrededor del 80 por ciento en relación con los vehículos terrestres.

"Electrificación de aeronaves, en general, se espera que cambie fundamentalmente la industria aeroespacial en un futuro próximo, "Dijo Furbush.

Los autores del estudio señalan que se deben abordar muchas otras preguntas para evaluar la viabilidad de los VTOL, incluido el costo, ruido y aceptación social y de los consumidores.