Los motores de ciclo adaptativo de GE Aerospace y Pratt & Whitney mejoran empuje, eficiencia de combustible y energía para cazas de sexta generación hasta 2032.
Avances en motores de ciclo adaptativo para NGAD y F/A-XX
Los motores de ciclo adaptativo representan un salto tecnológico en la propulsión de aeronaves militares. Desarrollados por GE Aerospace y Pratt & Whitney bajo el programa Next Generation Adaptive Propulsion (NGAP), estos motores están diseñados para potenciar los cazas de sexta generación, como los del programa Next Generation Air Dominance (NGAD) de la Fuerza Aérea de Estados Unidos y el F/A-XX de la Marina. En 2022, ambas compañías recibieron contratos iniciales de $975 millones, que en enero de 2025 se ampliaron a 3,500 millones cada uno, para avanzar en el diseño, construcción y pruebas de prototipos hasta julio de 2032. Estos motores, denominados XA102 (GE Aerospace) y XA103 (Pratt & Whitney), integran tecnologías derivadas del programa Adaptive Engine Transition Program (AETP), que buscaba originalmente un motor para el F-35, pero evolucionó hacia aplicaciones más amplias.
La arquitectura de ciclo adaptativo permite a los motores ajustar dinámicamente su flujo de aire mediante un tercer conducto de bypass. Este diseño optimiza el rendimiento en diferentes condiciones de vuelo. Durante el despegue o el combate, el tercer flujo se cierra, maximizando el empuje para alcanzar velocidades supersónicas estimadas entre Mach 2.2 y 2.5. En modo crucero, el conducto se abre, incrementando la eficiencia de combustible hasta en un 25% y extendiendo el alcance en más de un 30% en comparación con motores de quinta generación como el F135.
En febrero de 2025, ambos fabricantes completaron la Revisión de Diseño Detallado (DDR) de sus respectivos motores, un hito que permitió iniciar la adquisición de componentes para construir demostradores terrestres a escala completa. GE Aerospace finalizó su revisión el 19 de febrero, mientras que Pratt & Whitney lo hizo el 20 de febrero. Estas evaluaciones, realizadas con modelos digitales avanzados, marcaron la transición hacia la fase de fabricación de prototipos, con pruebas terrestres programadas para finales de la década de 2020. El uso de herramientas de ingeniería basadas en modelos digitales ha optimizado el proceso, reduciendo tiempos y costos en el desarrollo.
Los motores de ciclo adaptativo también destacan por su capacidad de generar mayor energía eléctrica, un aspecto crítico para alimentar sistemas avanzados en cazas de sexta generación. Estos incluyen sensores de alta potencia, sistemas de guerra electrónica y armas de energía dirigida, como láseres, que requieren una gestión térmica y eléctrica superior. La tecnología de ciclo adaptativo proporciona hasta un 20% más de empuje que los motores actuales y mejora la disipación de calor, reduciendo la firma térmica de las aeronaves y aumentar su sigilo.
Datos clave sobre motores de ciclo adaptativo
- Empuje: Incremento de hasta un 20% respecto a motores de quinta generación, alcanzando velocidades de Mach 2.2-2.5.
- Eficiencia de combustible: Mejora del 25%, extendiendo el alcance en un 30%.
- Generación eléctrica: Soporta sistemas avanzados como armas láser y sensores de alta potencia.
- Pruebas: Prototipos terrestres listos para pruebas a finales de los 2020, con integración en 2032.
- Compatibilidad: Diseñados para NGAD, F/A-XX y potencialmente drones CCA.
Integración con plataformas de sexta generación y drones
La flexibilidad de los motores XA102 y XA103 permite su integración en plataformas tripuladas y no tripuladas, como los Collaborative Combat Aircraft (CCA), drones que operarán junto a cazas tripulados en el programa NGAD. Estos drones, diseñados para misiones de escolta, reconocimiento y ataque, requieren motores con alta eficiencia y capacidad de adaptación a múltiples perfiles de misión. En 2023, la Fuerza Aérea de Estados Unidos adjudicó contratos adicionales a Boeing, Lockheed Martin y Northrop Grumman para asegurar la compatibilidad de los motores con los diseños de los fuselajes del NGAD, aunque Northrop Grumman se retiró como contratista principal en julio de 2023.
El programa NGAP también explora aplicaciones más allá del NGAD. La Marina de Estados Unidos, aunque inicialmente planeó un enfoque independiente para el F/A-XX, podría incorporar tecnologías derivadas del NGAP en sus cazas furtivos basados en portaaviones. Además, los motores podrían adaptarse a otros proyectos, como tanqueros furtivos o bombarderos, gracias a su capacidad de escalabilidad y eficiencia. En 2024, pruebas previas del motor XA100 de GE Aerospace demostraron un 25% de mayor eficiencia y un 10-20% más de empuje que el F135, sentando las bases para las mejoras incorporadas en el XA102.
El desarrollo de los motores se ha beneficiado de los avances del programa AETP, que entre 2016 y 2022 probó los prototipos XA100 y XA101. Aunque el AETP fue cancelado para el F-35 debido a costos y complejidad logística, sus tecnologías se trasladaron al NGAP, permitiendo ajustes en el diseño para cumplir con los requisitos de tamaño y rendimiento del NGAD. En 2023, GE Aerospace completó pruebas adicionales del XA100, alcanzando los niveles más altos de presión combinada de compresor y turbina en la historia de la propulsión de motores.
La Fuerza Aérea de Estados Unidos ha invertido significativamente en el NGAP, solicitando $1,300 millones entre 2025 y 2027 para completar el diseño y las pruebas. La producción en serie de estos motores está proyectada para comenzar en 2028, coincidiendo con las pruebas de vuelo del NGAD, que reemplazará al F-22 Raptor a partir de 2030.
Tecnología digital y cronograma de desarrollo
El uso de herramientas digitales ha sido un pilar en el desarrollo de los motores de ciclo adaptativo. Pratt & Whitney completó la primera Revisión de Diseño Detallado completamente digital en febrero de 2024, mientras que GE Aerospace destacó el uso de ingeniería basada en modelos para el XA102. Estas tecnologías han permitido simulaciones precisas, reduciendo riesgos y acelerando el proceso de diseño. En 2022, el programa NGAP entró en la fase de diseño preliminar, seguida por la planificación de prototipos adaptativos en 2023. La fase actual, iniciada en 2025, incluye la fabricación de demostradores terrestres, con pruebas intensivas programadas para los próximos años.
El cronograma del NGAP establece que las pruebas de los prototipos terrestres comenzarán a finales de la década de 2020, con integración en sistemas de armas prevista para 2032. Este calendario se alinea con el objetivo de la Fuerza Aérea de tener el NGAD operativo en 2030, aunque la incertidumbre sobre el diseño final del caza ha llevado a revisiones en 2024. Boeing fue seleccionado en marzo de 2025 para desarrollar el F-47, la designación oficial del caza NGAD, con un contrato de más de $20,000 millones. Los motores de ciclo adaptativo serán clave para cumplir con los requisitos de alcance, sigilo y capacidad de carga de este avión.
En paralelo, el programa NGAP busca mantener una base industrial robusta, fomentando la competencia entre GE Aerospace y Pratt & Whitney. Aunque solo uno de los motores será seleccionado para producción, las tecnologías desarrolladas por el otro podrían integrarse en el diseño final, reduciendo riesgos y costos. La estandarización de estos motores también facilitará su uso en aliados de Estados Unidos, simplificando el intercambio de repuestos y la coordinación en operaciones conjuntas.