Diseño en Catia V5 de un avión regional turbohélice experimental más eficiente, partiendo de la transformación del modelo turbohélice ATR-72 y de las características estructurales del modelo ES-30

Abstract

A partir de mediados de la década de 1990, jets regionales (aviones turbofán con capacidad para 50 pasajeros) comenzaron a desplazar a los aviones turbohélice en las aerolíneas regionales. En la actualidad, los jets regionales con capacidad desde los 35 pasajeros hasta los 90 pasajeros son empleados en muchas de las rutas de los networks de las aerolíneas, mientras que es raro ver a aviones turbohélices realizando dichas escalas. Esto se debe en parte a las características técnicas (los jets regionales tienen una mayor velocidad de crucero y una altitud de crucero superior), y en parte a la percepción pública (los turbohélices suelen ser menos cómodos y parecen "pasados de moda"). Sin embargo, los aviones turbohélice poseen por lo general una ventaja de eficiencia de combustible con respecto a los aviones turbofán, por lo que estos aviones parecen ser una alternativa atractiva para los segmentos de corto alcance, tanto en términos de economía de funcionamiento de la línea aérea debido al aumento de los precios del combustible como en términos de impacto ambiental (emisiones, especialmente de CO2). Para la mayoría de las rutas de corto alcance, el hecho de que los aviones turbohélices tengan una velocidad de vuelo ligeramente inferior tiene muy poco impacto en el tiempo total del bloque de las misiones. Además, dado que la demanda de viajes continúa incrementándose, esto implica que la capacidad de los aeropuertos puede convertirse en una fuente importante de problemas en un futuro próximo. En muchos aeropuertos, los aviones turbohélice siguen procedimientos de salida y llegada diferentes que los aviones turbofán, incluso llegando a emplear pistas diferentes. Por lo tanto, el uso de más turbohélices podría permitir un mayor rendimiento de pasajeros en los aeropuertos. El objetivo de este Trabajo Fin de Grado es el diseño en CATIA V5 de un avión regional turbohélice experimental más eficiente, partiendo de la transformación del modelo turbohélice ATR-72 y de las características estructurales del modelo ES-30. Este reduciría considerablemente el impacto medioambiental de las operaciones aéreas y mejoraría la economía de las aerolíneas que decidieran emplear este diseño. Además, poseería un nivel de confort comparable (o tal vez superior) al adquirido en los aviones regionales turbofán, lo que ayudaría a mitigar la pobre percepción que estos aviones tienen entre los pasajeros. En muchas de las rutas recorridas por los jets regionales, e incluso los aviones más grandes de un solo pasillo, las distancias son los suficientemente cortas que un turbohélice de nueva generación "más rápido" podría tener tiempos de vuelo casi equivalentes a los de un avión de turbofán. En definitiva, el propósito de este proyecto es diseñar un avión que permita a las aerolíneas ofrecer una experiencia de vuelo similar a la de los turbofán, pero con la eficiencia económica y el impacto medioambiental de un turbohélice.

From the mid-1990s, regional jets began to displace turboprop aircraft in regional airlines. Currently, regional jets with capacities from 35 to 90 passengers are employed on many of the network routes of airlines, while it is rare to see turboprops operating on these routes. This situation is partly due to technical characteristics (regional jets have higher cruising speeds and cruising altitudes) and partly due to public perception (turboprops are often seen as less comfortable and "outdated"). However, turboprop aircrafts generally have a fuel efficiency advantage over turbofan aircraft, making them an attractive alternative for short distances, both in terms of airline operational economics due to rising fuel prices and in terms of environmental impact (emissions, especially CO2). For most short routes, the fact that turboprop aircrafts have a slightly lower flight speed has very little impact on the total time of the missions. Additionally, as travel demand continues to increase, airport capacity could become a significant source of problems soon. At many airports, turboprop aircrafts follow different departure and arrival procedures than turbofan aircraft, even using different runways. Therefore, the use of more turboprops could allow for higher passenger efficiency at airports. The objective of this project is the design in CATIA V5 of a more efficient experimental regional turboprop aircraft, based on the transformation of the ATR-72 turboprop model and the structural characteristics of the ES-30 model. This aircraft would significantly reduce the environmental impact of air operations and improve the economy of airlines that choose to adopt this design. Furthermore, it would offer a level of comfort comparable to (or perhaps even superior to) that of regional turbofan aircraft, helping to mitigate the poor perception that these aircraft have among passengers. On many routes currently served by regional jets, and even larger single-aisle aircraft, the distances are short enough that a "faster" new-generation turboprop could have flight times nearly equivalent to those of a turbofan aircraft. In conclusion, the purpose of this project is to design an aircraft that allows airlines to offer a flight experience like that of turbofans, but with the economic efficiency and environmental impact of a turboprop.