Miltä tulevaisuuden matkustajakoneet näyttävät

Jos vuoden 1968 aikamatkustajat joutuisivat lentokentälle tänään, he näkisivät monia muutoksia, jotka yllättäisivät heidät. Mutta koneet näyttäisivät yllättävän tutuilta. Huolimatta merkittävistä parannuksista materiaaleissa, moottoreissa ja avioniikassa vuonna 2017 ilmailuhistorian turvallisin vuosi, kaupalliset lentokoneet ovat rakenteeltaan samanlaisia ​​kuin 1960-luvulla. Itse asiassa Boeing 737, yksi historian myydyimmistä lentokoneista monissa versioissaan, nousi ensimmäisen kerran ilmaan vuonna 1967.

Tämä johtuu siitä, että kaupallinen ilmailu asettaa etusijalle turvallisuuden suosien hyväksi havaittuja ratkaisuja ja koska muun kehityksen – esimerkiksi materiaalien ja moottoreiden – ansiosta perinteinen suunnittelu on edelleen ajankohtainen. Kuitenkin, kun ala etsii epätoivoisesti keinoja vähentää hiilidioksidipäästöjä, se kohtaa hieman muita toimialoja vakavamman haasteen juuri siksi, että sen ydinteknologioista on niin vaikea luopua. Ehkä on aika kokeilla jotain uutta. Miltä lentomatkailu sitten voisi näyttää 50 vuoden kuluttua?

Lue myös: Ukrainan voiton aseet: Westland Sea King -helikopterit

Matkustajalentokoneiden tulevaisuus

Vuosien varrella on ollut useita yrityksiä muuttaa lentokoneiden suunnittelun paradigmaa. 1970-luku lupasi yliäänimatkailun tulevaisuuden, joka ei koskaan toteutunut, lukuun ottamatta rajoitettuja Concorde-lentoja. Ajatusta "sekoitetun siipisen" lentokoneesta, joka on samanlainen kuin Northrop B-2 -varkain pommikone, on mainostettu toisinaan, mutta toistaiseksi ilman suurta menestystä.

Yhdistelmä teknisistä ja taloudellisista syistä pakotti lentokoneteollisuuden luopumaan näistä melko omituisista ehdotuksista ja keskittymään kanonisempiin malleihin, jotka ovat nykyään normi. Jatkuvatko seuraavat 50 vuotta kuluneen puolen vuosisadan hidasta, tasaista polkua? Näemmekö jälleen nopean teknologisen läpimurron, joka oli ominaista ilmailulle ensimmäisen maailmansodan lopun ja kuuhun laskeutumisen välillä Apollo? Älä mene huijatuksi näyttävien läpimurtojen ilmeisen puutteen vuoksi. Jotkut suuret muutokset ovat aivan nurkan takana.

Lue myös: Ukrainan voiton aseet: Storm Shadow / SCALP-EG -risteilyohjukset

Sähköiset lentokoneet

Suurin osa lyhyen matkan lennoista tulee todennäköisesti sähköisiksi muutaman seuraavan vuosikymmenen aikana, ja tämä muuttaa tapaamme ajatella lentomatkustamisesta. Pienemmät sähkömoottorit mahdollistaisivat samanlaisen hajautetun työntövoiman kuin NASAn X-57-prototyypissä. Alhaisemmat melutasot ja alhaisemmat käyttökustannukset mahdollistavat sähkökäyttöisten lentokoneiden lentää paljon lähempänä ihmisten asuin- ja työpaikkoja.

Itse asiassa useat huippuluokan sähkölentokonehankkeet eivät pyri ainoastaan ​​korvaamaan kaupunkien välistä maaliikennettä, kuten 9-12 matkustajan Zunum- ja Eviation-konseptit aikovat tehdä, vaan myös niiden sisällä. Lentävistä takseista tulee todellisuutta hyvin pian, mutta jää nähtäväksi, edustavatko futuristisen näköiset Vahana- ja CityAirbus-konseptit todella tulevaisuutta. Joka tapauksessa ovelta ovelle -lennot eivät ole sähkölentokoneiden yksinomainen etuoikeus.

Vaikka se ei ole uusi konsepti, roottorialusten eli pystysuorasta nostosta kiinteäsiipiseen konfiguraatioon siirtyvien lentokoneiden käyttö on tähän asti rajoittunut suurelta osin Yhdysvaltain armeijaan.

Italialainen helikopterivalmistaja Leonardo valmistelee kuitenkin parhaillaan siviilimallia kaupallista laukaisua varten AW609, joka onnistuessaan voisi mahdollisesti muuttaa toimeenpano- ja alueilmailua. AW609 yhdistää sekä lentokoneiden että helikopterien suunnitteluelementit.

Monet yritykset kehittävät sähköisiä propulsiojärjestelmiä lentotakseille, lähilentokoneille ja sähköisille pystysuoraan nousu- ja laskuajoneuvoille (eVTOL), joista monet ovat autonomisia. Esimerkiksi sähkömoottorivalmistaja MagniX työskentelee akkutoimittajan H55:n kanssa muuttaakseen Vancouverissa toimivan vesilentokoneen operaattorin Harbour Airin lentokoneet täysin sähköisiksi laivastoksi. Ja israelilainen yritys Eviation on kehittänyt Alicen, maailman ensimmäisen täyssähköisen lähilentokoneen, jossa on matkapuhelinta muistuttava akkutekniikka ja jonka lentosäde on ~800 km.

Hybridienergia on toinen tapa. Vuonna 2020 amerikkalainen startup Ampairen hybridi-sähköinen Eel suoritti 550 kilometrin koelennon sähkömoottorilla nokassa ja perinteisellä polttomoottorilla takana. Ja sitten on vety, jolla on suuri potentiaali, jos sitä voidaan tuottaa vähän hiilidioksidipäästöjä aiheuttavista lähteistä fossiilisten polttoaineiden sijaan. Airbus investoi voimakkaasti teknologiaan, jota tarvitaan lentokoneiden käyttämiseen uusiutuvista energialähteistä tuotetulla vedyllä, ja toivoo voivansa jonain päivänä käyttää sitä jättiläissuihkukoneiden voimanlähteenä, jotka lentävät pitkiä matkoja ilman hiilidioksidipäästöjä. Boeing testaa myös omia vetykäyttöisiä lentokoneitaan.

Lue myös: Saab JAS 39 Gripen - vaihtoehtona Ukrainan ilmavoimille: selvitämme, millainen lentokone se on

Nopeutta tavoittelemassa

On yksi alue, jolla kaupallinen ilmailu näyttää menneen taaksepäin, ei eteenpäin. Ennen oli mahdollista lentää yliääninopeudella Atlantin yli, mutta nykyään jopa syvimmät taskut joutuvat tyytymään aliäänenopeuksiin. Jotkut startup-yritykset pyrkivät korjaamaan asian.

Boom Supersonic, startup, jonka sijoittajia ovat Piilaakson inkubaattori Y Combinator ja Japan Airlines, kehittää kaupallista suihkukonetta, jonka odotetaan lentävän 2,2 Machin nopeudella ja maksavan vähemmän kuin Concorde.

Aerion AS2 on toinen yliäänilentokoneprojekti, joka on suunnattu johtajien palvelumarkkinoille. Vaikka se on vielä kehitysvaiheessa, sillä on jo 2,4 miljardin dollarin tilaus fraktiolentokoneiden operaattorilta Flexjetiltä 20 Mach 2 AS1,5 -koneeseensa. Mutta nämäkin nopeudet haalistuvat joidenkin kunnianhimoisten tutkimusohjelmien ennustamien hypersonic-nopeuksien rinnalla.

DLR:n, Saksan ilmailu- ja avaruustutkimusinstituutin, johtama Spaceliner-projekti matkustaa avaruuden reunaan lentääkseen 25 kertaa äänen nopeutta nopeammin. Tällä tavalla olisi mahdollista lentää vaikkapa Lontoosta Australiaan noin 90 minuutissa.

"Hyvin usein ilmailu- ja avaruusteollisuudessa haaste ei ole tekninen, vaan taloudellinen tai toiminnallinen", sanoo Rolf Henke, Saksan ilmailualan tutkimuslaitoksen DLR:n ilmailu-avaruustutkimuksen johtokunnan jäsen. "Mixed wingsistä on puhuttu jo 1920-luvulla, ja hypersonic-lennoista on puhuttu 1930-luvulta lähtien, mutta tarvitaan joku, joka on valmis ottamaan riskin ja sijoittamaan valtavia summia."

Kuinka todellinen on hypersonic lentokoneiden vallankumous? Pääsemmekö siihen pisteeseen, jossa uusimmat tekniikat toimivat rinnakkain?

Lue myös: 6 mannertenvälistä ballistista ohjusta (ICBM), jotka voivat lopettaa maailman

Käsite "sekoitettu siipi"

Yksi insinöörien ehdotuksista on "sekoitettu siipirunko", jonka olen jo maininnut useita kertoja. Tämä täysin uusi lentokoneen muoto on samanlainen kuin "lentävä siipi", jota käytetään sotilaslentokoneissa, kuten ikonisessa B-2 pommikone, mutta sekoitettu siipi on suurempi tilavuus keskiosassa. Sekä Boeing että Airbus työskentelevät idean parissa, samoin kuin kolmas toimija, kalifornialainen JetZero, joka on asettanut itselleen kunnianhimoisen tavoitteen ottaa yhdistelmäsiipinen lentokone käyttöön jo vuonna 2030.

"Suhtaudumme erittäin vakavasti nollapäästöihin suurissa lentokoneissa, ja yhdistelmäsiipinen runko voi tuottaa 50 % vähemmän polttoainetta ja päästöjä", sanoi Tom O'Leary, JetZeron toinen perustaja ja toimitusjohtaja. "Se on valtava harppaus eteenpäin verrattuna siihen, mihin ala on tottunut."

Koska se on eräänlainen hybridi lentävän siiven ja perinteisen "putken ja siiven" välillä, sekoitettu siipi mahdollistaa koko lentokoneen nostovoiman ja minimoi vastuksen. NASA toteaa, että tämä muoto "auttaa lisäämään polttoainetaloutta ja luo suuremman hyötykuorma-alueen (rahti tai matkustaja) lentokoneen rungon keskiosaan." Virasto testasi sitä yhdellä koekoneistaan, X-48. Noin 120 testilennon aikana vuosina 2007–2012 kaksi miehittämätöntä kauko-ohjattavaa X-48-lentokonetta osoitti konseptin toimivuuden.

O'Learyn mukaan yksi suuri tekninen ongelma estää valmistajia. "Se on paine ei-sylinterisessä rungossa", hän sanoo ja viittaa siihen, että putken muotoinen lentokone pystyy paremmin käsittelemään jokaisen lennon aikana tapahtuvia jatkuvia laajenemis- ja supistumisjaksoja. "Jos ajattelee "putkea ja siipeä", niin se jakaa kuorman - putki kantaa paineen aiheuttaman kuorman ja siivet kantavat taipumisen. Mutta sekoitettu siipi yhdistää ne olennaisesti. Vasta nyt voimme tehdä tämän komposiittimateriaaleilla, jotka ovat sekä kevyitä että vahvoja." Tämä radikaalisti uusi muoto johtaa lentokoneen sisustukseen, joka näyttää ja tuntuu täysin erilaiselta kuin nykypäivän laajarunkoiset lentokoneet. JetZero toivoo saavansa koneensa käyttöön vuoteen 2030 mennessä.

Lue myös: TOP-5 nykyaikaisinta ydinsukellusvenettä

Supersonic lennot

Lähes puoli tusinaa yritystä kilpailee ensimmäisenä yliäänimatkailun tarjoamisesta yleisölle, mikä kiinnostaa aikana, jolloin suuri osa investoinneista ja innovaatioista liikenteeseen kohdistuu puhtaampien, ilmastoystävällisempien vaihtoehtojen kehittämiseen, jotka kuluttavat vähemmän polttoainetta tai vaihtoehtoiset käyttövoimatekniikat, kuten akut tai vety.

Denverissä toimiva Boom Supersonic suunnittelee debytoivansa yliääninen matkustajakoneensa nimeltä Overture vuonna 2029. Yhtiön toimitusjohtajan Blake Schollin mukaan koneeseen odotetaan mahtuvan 64–80 matkustajaa. Se kulkee 1,7 Machin nopeudella, mikä on 1,7 kertaa äänen nopeus – yli kaksi kertaa nopeampi kuin tavallinen matkustajakone.

Teollisuusanalyytikot sanovat, että riskipääoma ja ajatus siitä, että kaupalliset yliäänikoneet kuulostavat hyvältä idealta, ovat suurelta osin vaikuttaneet hankkeen elpymiseen.

Yritykset sanovat, että heidän uuden sukupolven yliäänikoneidensa hiilijalanjälki on pienempi, mikä johtuu suurelta osin ympäristöystävällisestä lentopolttoaineesta. Tämä polttoaine on valmistettu maataloustuotteista, mukaan lukien soijapavut ja eläinrasvat. Mutta kriitikot sanovat, että lupaus jättää huomiotta joitain tärkeitä tosiseikkoja. Esimerkiksi nykyisiin lentokoneisiin ei ole tarpeeksi ympäristöystävällistä lentopolttoainetta. Ja se, mikä on olemassa, on kalliimpaa – joidenkin arvioiden mukaan kahdesta neljään kertaa kalliimpaa kuin fossiiliset polttoaineet.

Ja oli polttoaine mikä tahansa, todellisuus on, että yliäänikoneet käyttävät sitä aina enemmän. Vuoteen 2022 mennessä yliäänikoneet voivat kuluttaa seitsemän tai yhdeksän kertaa enemmän polttoainetta kuin perinteiset kaupalliset lentokoneet ja kuljettaa vähemmän matkustajia kansainvälisen puhtaan liikenteen neuvoston tutkimuksen mukaan. Mutta NASA sanoo, että yliäänimatkat muodostavat ainakin aluksi hyvin pienen osan CO2-päästöjen kokonaismäärästä ja hyvin pienen osan kaupallisesta ilmailusta. Silti lentoyhtiöiden sitoutuessa saavuttamaan nollapäästöt vuoteen 2050 mennessä, jotkut sanovat, että on vaikea nähdä, kuinka yliäänikoneet sopivat tähän kehykseen.

Analyytikot kuitenkin epäilevät, kuinka vaikeaa kaupallisten lentoyhtiöiden on pysyä pystyssä. Yliäänikoneet kuljettavat vähemmän matkustajia ja käyttävät enemmän polttoainetta. Jos tämä polttoaine on ympäristöystävällistä lentopetrolia, kustannukset nousevat entisestään.

Atlantassa toimiva Hermeus on vain yksi yrityksistä, jotka tutkivat mahdollisuuksia rakentaa vielä nopeampi, yliääninen kaupallinen matkustajakone. Vaikka yliäänilentokone kulkee äänen nopeutta nopeammin, yliäänilentokone kulkee vähintään viisinkertaisella nopeudella.

Yhtiön Halcyon-suihkukone kulkee 5 Machin nopeudella eli viisi kertaa äänen nopeudella. Mutta yritys on avoin teknologisista haasteista, joita se kohtaa kehittäessään niin nopeaa lentokonetta. Nykyään sen tiedottajan mukaan todennäköisyys saada Halcyon ilmaan on alle 50%, mutta he odottavat, että nämä kertoimet paranevat ajan myötä.

Mutta silloinkin Hermeus – ja kaikki startupit – joutuvat vakuuttamaan yleisön uskomaan hankkeeseensa ja käsittelemään kasvavaa huolta lentoliikenteen ympäristövaikutuksista. Tämä voi olla vaikea tehtävä.

Optimismi ja innostus ympäröivät yliäänimatkailun elpymistä, ja tekniikka kehittyy edelleen. Yliäänilento avaa loputtomat mahdollisuudet tutkimukselle ja innovaatioille ja käynnistää lentoliikenteen uuden aikakauden.

Johtopäätökset

Joten vaikka meidän on ehkä odotettava hieman kauemmin lentääksemme huomisen futuristisia lentokoneita, voimme silti keskittyä materiaaleihin ja prosesseihin, jotka mahdollistavat nykypäivän hiilidioksidittomat lentokoneet. Kiinnitä turvavyöt, matka on juuri alkanut.

Lue myös:

• 5. ja 6. sukupolven taistelijat: mikä on ero ja missä on raja?
• Mitä sinun tulee tietää ennen verkkosivuston avaamista