Soluciones de energía cautiva para pruebas de vuelo eVTOL ligeros

Documento técnico de Kitefly Tethered

Resumen

El rápido avance de la Movilidad Aérea Urbana (UAM) y la economía de baja altitud ha situado a las aeronaves eVTOL ligeras en el centro de la innovación aeronáutica mundial. Garantizar pruebas de vuelo seguras, capacidad de vuelo estacionario de larga duración y validación del sistema de propulsión sigue siendo un gran desafío para los desarrolladores. Este documento técnico presenta la arquitectura de energía cautiva de alta tensión de Kitefly Tethered, que combina una fuente de alimentación de alta potencia en tierra, un cable de alta tensión de alta resistencia y un módulo de regulación CC/CC a bordo, para permitir pruebas eVTOL controladas, continuas y energéticamente estables. A través de una solución completa que presenta el Sistema de alimentación en tierra G40pro y el Módulo de regulación a bordo WF24, este documento demuestra cómo los equipos pueden realizar pruebas de vuelo estacionario extendidas, simulaciones de redundancia, verificación de empuje y ajuste del control de vuelo con mayor seguridad y repetibilidad. La arquitectura ofrece alta eficiencia, costos operativos reducidos y compatibilidad con plataformas de energía eVTOL ligeras de próxima generación.

1. Antecedentes: Desarrollo de UAM y desafíos de las pruebas de eVTOL

Las aeronaves eVTOL ligeras se enfrentan a múltiples limitaciones durante el desarrollo inicial:

l Resistencia limitada durante el vuelo estacionario

l Verificación incompleta de la fiabilidad del sistema de propulsión

l Márgenes de seguridad de la batería inciertos

l Riesgo de eventos de pérdida de control

Con el aumento de la frecuencia de las pruebas, los equipos de I+D necesitan urgentemente una solución que garantice:

l Pruebas seguras en áreas fijas

l Capacidad de resistencia de alta tensión y alta potencia

l Experimentos repetibles de aerodinámica y control de vuelo

l Permiso para realizar pruebas en espacio aéreo urbano o regulado

Los sistemas de energía cautiva se han convertido, por lo tanto, en una herramienta crucial para los desarrolladores de eVTOL.

2. Papel de los sistemas cautivos en la I+D de eVTOL ligeros

2.1 Reducción del riesgo de vuelo en el desarrollo inicial

Un sistema cautivo restringe la altitud y el radio de la aeronave, manteniéndola en un entorno de prueba controlado.
Incluso en casos de:

l Interrupción de la energía

l Inestabilidad del empuje

l Anomalías en el control de vuelo

…la aeronave no puede desviarse ni escapar de la zona designada, lo que mejora drásticamente la seguridad.

2.2 Habilitación del vuelo estacionario de larga duración y pruebas de alta potencia

Las baterías tradicionales limitan la duración de las pruebas a solo minutos.
Esto restringe:

l Mapeo de la curva de eficiencia del motor

l Mediciones de la estabilidad del empuje

l Pruebas de conmutación de propulsión redundante

l Evaluación de vibraciones/ruido de larga duración

Con la energía cautiva que proporciona decenas de kilovatios de salida de CC estable, las pruebas pueden durar horas, lo que produce datos mucho más fiables.

2.3 Permitir pruebas seguras en áreas urbanas o restringidas

Las pruebas de vuelo libre a menudo requieren una estricta aprobación regulatoria.

Por el contrario, las pruebas cautivas se autorizan más fácilmente, ya que la altitud y la envolvente de vuelo están restringidas.
Esto permite realizar pruebas en:

l Salas de pruebas de fábrica

l Zonas de I+D de aeropuertos

l Áreas industriales en los bordes urbanos

l Campos de pruebas eVTOL cerrados

3. Escenarios de aplicación típicos

1. Pruebas de resistencia y salida máxima del motor

2. Investigación aerodinámica, de palas y de vibraciones

3. Ajuste del algoritmo de control de vuelo

4. Conmutación del sistema de propulsión redundante

5. Simulación de condiciones de emergencia

6. Pruebas controladas en espacio aéreo regulado de baja altitud

Los sistemas cautivos garantizan que las pruebas sean seguras, continuas, repetibles y controladas.

4. Solución de pruebas eVTOL ligeros de Kitefly Tethered

Un reciente proyecto de I+D de eVTOL ligero en el extranjero requería:

l Pruebas de vuelo estacionario extendidas

l Entrada de alta tensión 1000 V CC 

l Regulación secundaria a 14S (60 V) en el bus de alimentación a bordo

l Pruebas de resistencia continuas e ininterrumpidas

Kitefly Tethered suministró una arquitectura de prueba dedicada.

4.1 Sistema de alimentación en tierra — G40pro

Diseñado para pruebas eVTOL de alta potencia

Entrada: 380 V CA (trifásica)
Salida: 1000 V CC
Potencia máxima: 30 kW

Capacidades clave

l Salida de alta tensión estable para sistemas de propulsión de accionamiento directo

l Pico de 30 kW para cargas de vuelo estacionario, cambio de paso y aceleración

l Aislamiento de grado industrial para mayor seguridad

l Compatible con cables cautivos de alta tensión para pruebas de larga duración

4.2 Módulo de regulación a bordo — WF24

Alta tensión → Conversión de bus de alimentación 14S

Potencia máxima: 24 kW
Entrada: 800–1000 V CC
Salida: 60 V (14S)

WF24 permite

l Conversión de voltaje de alta eficiencia

l Salida estable de 24 kW para vuelo de carga pesada

l Potencia continua para motores y aviónica

l Caída o fluctuación de voltaje cero bajo alto empuje

5. Ventajas de la arquitectura de prueba eVTOL de Kitefly Tethered

l Alta seguridad
Elimina el riesgo de vuelos descontrolados.

l Capacidad de alta potencia
Admite pruebas de propulsión de larga duración y alta carga.

l Menor costo operativo
Sin intercambio de baterías, sin ciclos de degradación.

l Datos altamente repetibles
Permite condiciones de prueba controladas y repetibles.

l Compatibilidad con la hoja de ruta
Totalmente alineado con los niveles de potencia eVTOL ligeros modernos (800–1000 V).

Esta arquitectura constituye una base para la validación futura a gran escala.

Palabras clave:
pruebas eVTOL cautivas, alimentación en tierra de 1000 V CC, G40pro, WF24, resistencia al vuelo estacionario eVTOL, pruebas de Movilidad Aérea Urbana, desarrollo de eVTOL ligero, sistema de suministro de energía cautiva

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