La NASA lavora a Pegasus (Parallel Elettric-Gas Architecture with Synergistic Utilization Scheme) il progetto di un velivolo regionale ibrido realizzato con un aereo ATR.
Gli avanzamenti delle ricerche sono stati presentati lo scorso giugno a Denver alla Conferenza di AIAA AVIATION 2017 (American Istitute of Aeronautics e Astronautics Aviation).
I ricercatori della NASA stanno lavorando concretamente a un ATR 42-500 da 48 posti con propulsori ibridi con quattro livelli paralleli di elettrificazione. Gli americani ritengono che potrebbe rappresentare nel futuro la carta vincente per il rilancio del trasporto aereo regionale, anche se lo studio ha evidenziato che sono necessari notevoli progressi nelle tecnologie attuali delle batterie.
La soluzione tecnologica è quella d’installare sul velivolo ATR dei propulsori elettrici alimentati con batterie per ottenere una drastica riduzione dei costi di esercizio rispetto a quelli dei jet regionali e un significativo risparmio anche su quelli degli attuali turboprop.
I risultati conseguiti, secondo i ricercatori, consentono di prevedere che un velivolo del genere potrebbe entrare in servizio dal 2030.
Il progetto Pegasus è una delle numerose attività di ricerca e sperimentazione sull’utilizzo di motori elettrici su velivoli anche commerciali, alcuni dei progetti, con notevoli investimenti, sono sviluppati anche da grandi players industriali. La stessa NASA ha in corso di sviluppo anche il progetto X-57, un velivolo Tecnam P2006T con una propulsione esclusivamente elettrica.
Una delle criticità emersa in tutti questi programmi è la densità limitata delle batterie che a oggi sono di circa 250Wh/kg. Anche per Pegasus sono previste batterie con una densità almeno di 500Wh/kg per avere un velivolo competitivo sui Regional Jet, ma sarebbero necessarie quelle da almeno 1000Wh/kg per avere un costo dell’energia più basso del 23% dei turboelica, considerando che ad oggi l’utilizzo è ridotto all’80% dell’energia delle batterie per evitarne una rapida usura.
I ricercatori della NASA sono convinti che lo sviluppo delle tecnologie consentirà di avere in un prossimo futuro delle batterie con le caratteristiche necessarie e hanno concentrato lo studio sull’ottimizzazione della cellula e la collocazione dei cinque motori per ottenere la massima spinta non penalizzando l’aerodinamica: i due propulsori ibridi sono montati alle alette, due elettrici sotto l’ala e l’altro sulla coda.
Rifascendosi ai risultati già ottenuti con il dimostratore X-57, i progettisti ritengono che i motori collocati sulle alette dell’ATR incrementerebbero del 18% l’effettiva spinta dei propulsori, i motori elettrici interni sarebbero attivati in fase di decollo e salita e si arresterebbero in crociera, mentre il propulsore posto sulla coda dovrebbe contribuire ad aumentare del 10% dell’efficienza propulsiva.
Gli aerei a motore elettrico sono estremamente sensibili al problema d’immagazzinamento di energia, il range massimo di ATR 42-500 è di 1.000nm, ma lo studio della NASA riporta un ibrido – elettrico con un range ridotto a 600nm e i dati presentati alla conferenza di Denver hanno dimostrato che l’aereo ibrido sarebbe più competitivo a 300 nm, con una sostanziale riduzione dei consumi energetici e un dimezzamento del takeoff gross weight.
La NASA prevede che nel 2030 l’opinione pubblica e istituzionale sarà molto attenta agli aspetti “green” e la domanda di trasporto regionale per il 90% sarà entro le 400nm per cui a Denver sono stati presentati i dati di una missione interamente elettrica con batterie da 500Wh/kg per 200nm e quelli con propulsione ibrida per 400nm, in entrambi i casi con tutti i cinque propulsori attivati nelle fasi di decollo e salita.
L’agenzia governativa americana nel corso della conferenza ha confermato di credere nella fattibilità del paradigma che punta a integrare motori elettrici e ibridi e quindi altri studi sono stati avviati anche su velivoli intorno ai 30 e 130 posti.