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Braeden Kelekona, fundador y CEO de la empresa Kelekona explica en un videochat con New Atlas el estado actual del proyecto de avión eVTOL con un fuselaje en forma de ala capaz de transportar a 40 pasajeros y un piloto a una velocidad de 340 km/h.

Os dejo el vídeo de Kelekona:

https://youtu.be/dV91vXU4YHk

Estas son sus características:

- Usará una batería de 3,6 MWh que es se puede cargar en menos de una hora. Además permite el intercambio, para acelerar todavía más el proceso.

- Las baterías supondrán el 70-80 % de su peso, aproximadamente 13,5 toneladas.

- Podrán acomodarse 40 pasajeros o 4.500 kilogramos de carga  que viajarán a velocidades de alrededor de 320 km/h a distancias de hasta 600 kilómetros.

- Para poder apoyarse en la forma aerodinámica de su fuselaje tendrá que alcanzar una velocidad mínima de 160 km/h

- No necesitará ninguna infraestructura aérea nueva ya que podrá emplear cualquier helipuerto para despegar y aterrizar.

Kelekona no tiene la intención de empezar su proyecto creando prototipos a escala. Si consigue la financiación inicial, el equipo construirá un prototipo de tamaño completo en menos de un año.

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Braeden Kelekona, fundador y CEO de la empresa ha explicado este proyecto en el que lleva trabajando desde hace cinco años. Pero la empresa fue creada en 2019.

Anteriormente fue director creativo en una empresa de publicidad en la que trabajaba con los primeros drones que se utilizaban para cinematografía. Cuando se producía un accidente o una avería, él mismo se encargaba de repararlos. Las empresas dedicadas a estos servicios eran pocas y lentas, con plazos de entrega de más de medio año.

En la idea original la aeronave era muy similar a muchos de los eVTOL que se pueden ver ahora. Con espacio reducido que no permite transportar a muchas personas.

Sin embargo, un vehículo pequeño no era lo más apropiado para moverse en una ciudad como Nueva York, en la que los medios de transporte son masivos. Con un espacio aéreo reducido, miles de pequeños drones volando en él harían imposibles los desplazamientos. Así llegó la idea de hacer un avión en el que se pudiesen desplazar la mayor cantidad de personas posible.

Kelekona estudió la estructura de los aviones con el objetivo de construir una “batería voladora” en lugar de empezar por diseñar una aeronave en la que posteriormente colocarla. Esa idea fue la que dio la forma al diseño final. Los cinco primeros años Braeden trabajó solo, pero en 2019 creo la empresa y comenzó a contar con un equipo de personas muy diverso. Todos provienen de diferentes orígenes y disciplinas. Uno de los ingenieros trabajó en Tesla, y contaba con experiencia en baterías, el componente en el que se centraba el proyecto.

La batería

El diseño arrancó a partir de una batería de 3,6 MWh de capacidad cuya característica fundamental es la modularidad. Su interior está compuesto por varias baterías que alimentan a ocho rotores diferentes cada uno, que giran gracias a un motor eléctrico BLDC (síncrono de imanes permanentes). Para cargar la batería no se utiliza un único enchufe que la carga completamente sino ocho diferentes que cargan simultáneamente cada uno de los módulos. Eso permite una rapidez relativa a la hora de realizar esta operación que podría llevar días si se hiciese de la manera convencional.

A pesar de los ocho conectores, la carga rápida de cada uno de los módulos precisa de una gran cantidad de energía que hay que extraer de la red. El objetivo es que toda la batería quede cargada en una hora. Braeden Kelekona no trata de explicar cómo lograrlo, solo insiste en que la tecnología existe ya que la clave está en la forma de cargar la batería por módulos individuales, con múltiples entradas y salidas desde la estación de carga. Según las simulaciones de sus algoritmos de prueba, el alcance aproximado que podría proporcionar esta batería es de al menos 480 kilómetros.

La aerodinámica y los rotores

El enfoque de la batería voladora obligaba a optimizar su forma para lograr lo que se conoce como “cuerpo de elevación”. Cuando se alcanzan los 160 km/h se crea la suficiente sustentación para soportar en el aire toda la estructura de la aeronave. Para alcanzar esta velocidad debe apoyarse en un empuje vectorial hasta alcanzar un límite superior fijado en los 320 km/h para evitar una excesiva resistencia del aire.

Braeden reconoce que no está claro cuánto tiempo llevará pasar de uno a otro límite pero sabe que el momento en el que se necesita una mayor cantidad de energía es en el despegue. Por eso, la prioridad de este proyecto son los vuelos de crucero, ya que el objetivo es pasar la mayor parte del tiempo apoyándose en el deslizamiento.

Esta es la razón que lleva a un diseño del fuselaje como el que ha presentado Kelekona. La relación entre el peso de la batería y el peso total es de un 70 %, muy superior a lo que proponen el resto de los aviones eVTOL.

El término cuerpo de elevación se hizo popular en la década de 1920 de la mano de un ingeniero llamado Vincent Brunelli que propuso varios diseños de aviones muy interesantes. A partir de sus estudios Kelekona construyó la batería más grande que pudo cumpliendo dos características fundamentales: que pudiera colocarse sobre ese cuerpo de elevación y que además pudiera ser intercambiable. Este intercambio se puede realizar una vez finalizada la maniobra de aterrizaje del avión, durante el tiempo en el que los pasajeros se levantas de sus asientos y se trasladan a la sala del helipuerto, en aproximadamente 15 minutos.

La forma del fuselaje que se ve en las imágenes es un ala ancha en la parte delantera y que va perdiendo sección hacia la parte trasera. Allí se disponen elevadores que ayudan a corregir la inclinación, ayudan con la estabilidad y ofrecen el empuje durante el vuelo de crucero. En la parte delantera se montan los rotores que vectorizan el empuje.

El tamaño final de la aeronave es de aproximadamente 13,7 metros (45 pies) de diámetro lo que quiere decir que cabe perfectamente en un helipuerto estándar. Además cuenta con una puerta de carga de 3,6 metros de ancho (12 pies), que agiliza la logística de los vuelos de media milla. Con el tren de aterrizaje recogido su altura es de aproximadamente 2,75 metros (9 pies). Para poner estos números en contexto, su tamaño es aproximadamente el de un autobús. En cuanto a su peso, es más pesado que la mayoría de los helicópteros, pero más liviano que un avión de pasajeros estándar.

Otro aspecto importante es el ruido que puede generar una aeronave como esta. Por eso, los rotores se montan en el interior de conductos que no solo son más eficientes energéticamente sino que también reducen mucho el ruido, al contrario de lo que ocurre con los rotores abiertos. En sus simulaciones Kelekona ha calculado que el ruido que emite su aeronave no es superior al que emiten los demás y que es más silencioso que un helicóptero y que la mayoría de los aviones propulsados por turbinas de combustión.

La seguridad, la redundancia y la certificación

Los aviones eVTOL tienen que ser “impecables” en cuanto a la seguridad de sus pasajeros. A partir del despegue, cuando la aeronave se eleva los primeros metros deben existir sistemas de seguridad que respondan ante un fallo total. Para eso el diseño se basa en el concepto de la redundancia. Deben existir varios sistemas independientes de baterías, sistemas de propulsión, controladores de vuelo y aviónica. No se pueden controlar las consecuencias de un incidente, pero si se puede reducir la probabilidad de que ocurra.

Una de las claves de la certificación de entidades con la FAA (Administración Federal de Aviación de Estados Unidos) es conocer cómo responde el sistema en caso de fallo. El sistema de sensores de Kelekona entra aquí en juego. El software de control cuenta con los datos que ofrecen los sensores ópticos, los ultrasónicos y el sistema de radar dual. Todos ellos permiten obtener un sistema seguro y redundante que ve su entorno, detecta los posibles fallos y actúa para evitarlos o minimizarlos.

La aeronave cuenta con dos sistemas, uno en la parte superior y otro en la inferior apoyados por un radar de largo alcance y dos teleobjetivos situados en la parte delantera. Todo ellos combinado ofrece una visión de hasta 160 kilómetros (100 millas) de alcance. Gracias a ello el avión puede detectar, por ejemplo, la presencia de un pájaro en su trayectoria a una gran distancia y maniobrar para evitarlo. En caso de no hacerlo y de que golpeara contra un rotor, entraría en juego el sistema redundante. Cada rotor cuenta con un motor BLDC independiente que minimiza las consecuencias de un fallo o de un accidente. Además, cuenta con hélices contrarrotantes. Es decir, dos en cada cápsula de rotación, cada una de ellas girando en un sentido, que además de ayudar con la propulsión también forman parte del sistema redundante.

Estado actual del avión de Kelekona

En el desarrollo del su eVTOL, Kelekona ha optado por un enfoque diferente. Los primeros trabajos se han basado en la simulación para obtener el rendimiento que se necesitaba para los programas de vuelo. Con el resultado del tipo de empuje necesario se puede deducir el tamaño de los rotores y la energía necesaria en la batería.

El siguiente paso es la construcción de un prototipo con un fuselaje a gran escala. Hasta ahora, tan solo algunos componentes se han construido a subescala para obtener los datos necesarios para la escala real.

Braeden explica la razón por la que no tiene sentido construir una versión a escala con la que realizar pruebas de vuelo y recuperar los datos que deberían ser traducidos a la escala total. “Estamos construyendo un ala gigante, esencialmente, eso es lo que es un cuerpo de elevación, por lo que los datos son diferentes cuando se habla de un modelo de subescala o de escala completa. Hay cosas interesantes que puede hacer con ventiladores escalados, almacenamiento de energía escalado y consumo de energía y cosas por el estilo. Pero si realmente se desea marcar el rendimiento del avión en su conjunto, debe construirse el fuselaje grande”.

Este prototipo precisa por lo tanto una batería enorme que no existe actualmente en el mercado. Kelekona está comprando celdas que está empaquetando y que constituye la parte más importante del presupuesto. Para eso, el proyecto necesita inversores interesados en que en un futuro, esta aeronave sea capaz de generar beneficios económicos. Con Kelekona trabajan ya algunas empresas de carga de Nueva York y varios fondos de capital riesgo.
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