Milyenek lesznek a jövő utasszállító repülőgépei

Ha az 1968-as időutazók ma a repülőtéren találnák magukat, sok olyan változást látnának, amely meglepné őket. De a repülők meglepően ismerősnek tűnnének. Annak ellenére, hogy 2017-ben jelentősen javultak az anyagok, a motorok és a repüléselektronika a repülés történetének legbiztonságosabb éve, a kereskedelmi repülőgépek szerkezetileg hasonlóak maradnak az 1960-as évekéhez. Valójában a Boeing 737, a történelem egyik legkelendőbb utasszállítója a maga számos változatában, először 1967-ben került a levegőbe.

Ennek az az oka, hogy a kereskedelmi repülés a biztonságot részesíti előnyben, előnyben részesítve a bevált megoldásokat, másrészt az egyéb fejlesztések – például az anyagok és a motorok terén – azt jelentik, hogy a hagyományos tervezés továbbra is releváns. Mivel azonban az iparág kétségbeesetten keresi a szén-dioxid-kibocsátás csökkentésének módjait, a többi iparágnál valamivel komolyabb kihívással néz szembe, éppen azért, mert alapvető technológiáit olyan nehéz elhagyni. Talán ideje kipróbálni valami újat. Hogyan nézhet ki tehát a légi közlekedés 50 év múlva?

Olvassa el még: Az ukrán győzelem fegyverei: Westland Sea King helikopterek

Az utasszállító repülőgépek jövője

Az évek során számos kísérlet történt a repülőgép-tervezés paradigmájának megváltoztatására. Az 1970-es évek a szuperszonikus utazás jövőjét ígérték, amely soha nem vált valósággá, kivéve a korlátozott Concorde-járatokat. A Northrop B-2 lopakodó bombázóhoz hasonló "kevert szárnyú" repülőgép ötletét időnként felvetették, de eddig nem sok sikerrel.

Technikai és pénzügyi okok kombinációja arra kényszerítette a repülőgépipart, hogy feladják ezeket a meglehetősen furcsa javaslatokat, és a ma megszokott, kanonikusabb tervekre összpontosítsanak. A következő 50 év az elmúlt fél évszázad lassú, egyenletes útját fogja folytatni? Megint láthatjuk-e azt a gyors technológiai áttörést, amely az első világháború vége és a holdraszállás között jellemezte a repülést? Apollo? Ne tévesszen meg a látványos áttörések nyilvánvaló hiánya. Néhány nagy változás csak a sarkon van.

Olvassa el még: Az ukrán győzelem fegyverei: Storm Shadow / SCALP-EG cirkáló rakéták

Elektromos repülőgépek

A rövid távú járatok többsége valószínűleg elektromos lesz a következő évtizedekben, és ez megváltoztatja a légi közlekedésről alkotott elképzeléseinket. A kisebb villanymotorok a NASA X-57 prototípusához hasonló elosztott tolóerőt tesznek lehetővé. Az alacsonyabb zajszint és az alacsonyabb üzemeltetési költségek lehetővé teszik, hogy az elektromos meghajtású repülőgépek sokkal közelebb repüljenek az emberek lakó- és munkahelyein.

Valójában több korszerű elektromos repülőgép-projekt célja nemcsak a városok közötti földi közlekedés kiváltása, ahogy azt a 9-12 személyes Zunum és az Eviation koncepciók tervezik, hanem azokon belül is. A repülő taxik hamarosan valósággá válnak, de az még várat magára, hogy a futurisztikus megjelenésű Vahana és CityAirbus koncepciók valóban a jövőt képviselik-e. A háztól-házig repülés mindenesetre nem az elektromos repülőgépek kizárólagos kiváltsága.

Bár nem új ötlet, a forgó propellerek, vagyis a függőleges emelésről fix szárnyas konfigurációra áttérni képes repülőgépek használata eddig nagyrészt az amerikai hadseregre korlátozódott.

Az olasz Leonardo helikoptergyártó azonban jelenleg egy polgári modellt készít elő kereskedelmi forgalomba bocsátásra AW609, amely sikeressége esetén potenciálisan átalakíthatja a végrehajtói és regionális repülést. Az AW609 egyesíti a repülőgépek és a helikopterek dizájnelemeit.

Sok vállalat fejleszt elektromos meghajtási rendszereket légitaxikhoz, ingázó repülőgépekhez és elektromos függőleges fel- és leszálló (eVTOL) járművekhez, amelyek közül sok autonóm. Például az elektromos motorokat gyártó MagniX a H55 akkumulátor-beszállítóval együttműködve a vancouveri székhelyű Harbour Air hidroplán-üzemeltető repülőgépeit teljesen elektromos flottává alakítja. Az izraeli Eviation cég pedig kifejlesztette az Alice-t, a világ első teljesen elektromos ingázó repülőgépét mobiltelefon-szerű akkumulátortechnológiával és ~800 km-es repülési hatótávolsággal.

A hibrid energia egy másik út. 2020-ban az amerikai Ampaire hibrid-elektromos Eel nevű startup egy 550 km-es tesztrepülést teljesített elektromos motorral az orrában és hagyományos belső égésű motorral a hátulján. Aztán ott van a hidrogén, amiben nagy lehetőségek rejlenek, ha fosszilis tüzelőanyagok helyett alacsony szén-dioxid-kibocsátású forrásokból lehet előállítani. Az Airbus nagymértékben fektet be a repülőgépek megújuló energiaforrásokból előállított hidrogénnel való meghajtásához szükséges technológiába, remélve, hogy egy napon képes lesz felhasználni azt olyan óriásrepülőgépek meghajtására, amelyek CO2-kibocsátás nélkül utaznak nagy távolságokat. A Boeing saját hidrogénüzemű repülőgépét is teszteli.

Olvassa el még: Saab JAS 39 Gripen - opcióként az ukrán légierő számára: megtudjuk, milyen repülőgépről van szó

A gyorsaság nyomán

Úgy tűnik, van egy terület, ahol a kereskedelmi repülés visszafelé, nem pedig előre haladt. Valaha lehetett szuperszonikusan átrepülni az Atlanti-óceánon, de ma még a legmélyebb zsebekkel rendelkezők is kénytelenek megelégedni a szubszonikus sebességgel. Néhány startup dolgozik a probléma megoldásán.

A Boom Supersonic, egy startup, amelynek befektetői közé tartozik a Szilícium-völgyi Y Combinator inkubátor és a Japan Airlines is, egy kereskedelmi repülőgépet fejleszt, amely várhatóan 2,2 Mach sebességgel repül, és olcsóbb lesz, mint a Concorde.

Az Aerion AS2 egy másik polgári szuperszonikus repülőgép-projekt, amely a vezetői szolgáltatások piacát célozza meg. Bár még fejlesztési szakaszban van, már 2,4 milliárd dolláros megrendeléssel büszkélkedhet a Flexjet frakcionált sugárhajtású üzemeltetőtől 20 Mach 2 AS1,5 repülőgépére. De még ezek a sebességek is elhalványulnak a néhány ambiciózus kutatási program által megjósolt hiperszonikus sebesség mellett.

A Spaceliner, a DLR, a Német Űrkutatási Intézet által vezetett projekt az űr peremére utazik, hogy a hangsebességnél 25-ször gyorsabban repüljön. Így körülbelül 90 perc alatt el lehetne repülni mondjuk Londonból Ausztráliába.

"A repülési iparban nagyon gyakran nem technológiai, hanem pénzügyi vagy működési kihívást jelentenek" - mondja Rolf Henke, a DLR (Német Aerospace Research Institute) repülőgép-kutatásért felelős igazgatóságának tagja. "A vegyes szárnyakról már az 1920-as években beszéltek, a hiperszonikus repülésekről pedig az 1930-as évek óta, de kell valaki, aki hajlandó kockáztatni és hatalmas összegeket befektetni."

Mennyire valós a hiperszonikus repülőgépek forradalma? Eljutunk-e arra a pontra, ahol a legújabb technológiák együtt fognak létezni?

Olvassa el még: 6 interkontinentális ballisztikus rakéta (ICBM), amely véget vethet a világnak

A "vegyes szárny" fogalma

A mérnökök egyik javaslata a „kevert szárnytest”, amit már többször említettem. Ez a teljesen új repülőgépforma hasonló a katonai repülőgépeknél használt "repülő szárny" kialakításához, mint például az ikonikus B-2 bombázó, de a vegyes szárny középső része nagyobb térfogatú. Mind a Boeing, mind az Airbus dolgozik az ötleten, csakúgy, mint egy harmadik szereplő, a kaliforniai JetZero, amely ambiciózus célt tűzte ki maga elé, hogy már 2030-ban üzembe helyezzen egy kevert szárnyú repülőgépet.

"Nagyon komolyan gondoljuk a nulla károsanyag-kibocsátás felé vezető utat a nagy repülőgépeknél, és a kevert szárnyú repülőgépváz 50%-kal kevesebb üzemanyag-égetést és károsanyag-kibocsátást biztosít" - mondta Tom O'Leary, a JetZero társalapítója és vezérigazgatója. "Ez egy óriási ugrás ahhoz képest, amit az iparág megszokott."

Mint egyfajta hibrid a repülő szárny és a hagyományos "cső és szárny" között, a kevert szárny lehetővé teszi, hogy az egész repülőgép emelőerőt generáljon, miközben minimálisra csökkenti a légellenállást. A NASA kijelenti, hogy ez a forma "segít az üzemanyag-fogyasztás növelésében, és nagyobb rakományterületet (rakományt vagy utast) hoz létre a repülőgép karosszériájának központi részében." Az ügynökség tesztelte az egyik kísérleti repülőgépén, X-48. 120 és 2007 között mintegy 2012 tesztrepülés során két pilóta nélküli X-48-as távirányítású repülőgép bizonyította a koncepció életképességét.

O'Leary szerint van egy nagy technikai probléma, amely hátráltatja a gyártókat. "Ez a nyomás a nem hengeres törzsben" - mondja, rámutatva arra a tényre, hogy egy cső alakú repülőgép jobban képes kezelni az egyes repülések során fellépő állandó tágulási és összehúzódási ciklusokat. "Ha a "csőre és a szárnyra" gondolsz, akkor az osztja a terhelést - a cső viseli a nyomásból származó terhelést, a szárnyak pedig a hajlításból. De a kevert szárny lényegében összehozza őket. Csak most tudjuk ezt megtenni könnyű és erős kompozit anyagokkal." Ez a radikálisan új forma olyan repülőgép-belsőt eredményez, amely teljesen más megjelenésű és érzetű, mint a mai széles törzsű repülőgépeké. A JetZero reményei szerint 2030-ra üzembe helyezheti repülőgépeit.

Olvassa el még: A TOP-5 legmodernebb nukleáris tengeralattjáró

Szuperszonikus repülések

Közel fél tucat vállalat verseng azért, hogy elsőként kínálhasson szuperszonikus utazást a nagyközönségnek, ami érdekes egy olyan időszakban, amikor a közlekedéssel kapcsolatos befektetések és innovációk nagy része tisztább, klímabarátabb, kevesebb üzemanyagot használó, ill. alternatív meghajtási technológiák, például akkumulátorok vagy hidrogén.

A denveri székhelyű Boom Supersonic 2029-ben tervezi bemutatni szuperszonikus utasszállítóját, az Overture-t. Blake Scholl, a cég vezérigazgatója szerint a gépen 64-80 utas fér el. 1,7 Mach sebességgel fog haladni, ami 1,7-szerese a hangsebességnek – több mint kétszer olyan gyors, mint egy hagyományos utasszállító repülőgép.

Iparági elemzők szerint a kockázati tőke és az a gondolat, hogy a kereskedelmi szuperszonikus repülőgépek jó ötletnek tűnnek, nagyban hozzájárultak a projekt újjáéledéséhez.

A cégek szerint szuperszonikus repülőgépeik új generációjának szénlábnyoma kisebb lesz, főként azért, mert környezetbarát sugárhajtómű-üzemanyagot használnak majd. Ez az üzemanyag mezőgazdasági termékekből készül, beleértve a szóját és az állati zsírokat. A kritikusok szerint azonban az ígéret figyelmen kívül hagy néhány fontos tényt. Például nincs elég környezetbarát repülőgép-üzemanyag a ma létező repülőgépekhez. És ami létezik, az drágább – egyes becslések szerint kétszer-négyszer drágább, mint a fosszilis tüzelőanyagok.

És bármi legyen is az üzemanyag, a valóság az, hogy a szuperszonikus repülőgépek mindig többet fognak használni belőle. A Nemzetközi Tiszta Közlekedési Tanács tanulmánya szerint 2022-re a szuperszonikus repülőgépek hét-kilencszer több üzemanyagot fogyaszthatnak, mint a hagyományos kereskedelmi repülőgépek, miközben kevesebb utast szállítanak. A NASA azonban azt állítja, hogy a szuperszonikus utazás – legalábbis kezdetben – a teljes CO2-kibocsátás nagyon kis hányadát és a kereskedelmi repülés nagyon kis részét teszi ki. Mégis, mivel a légitársaságok azt ígérik, hogy 2050-re nulla szén-dioxid-kibocsátást érnek el, egyesek szerint nehéz belátni, hogy a szuperszonikus repülőgépek hogyan illeszkednek ebbe a keretbe.

Az elemzőknek azonban kétségeik vannak, tekintettel arra, hogy a kereskedelmi légitársaságok mennyire nehezen tudnak talpon maradni. A szuperszonikus repülőgépek kevesebb utast szállítanak, és több üzemanyagot fognak fogyasztani. Ha ez az üzemanyag környezetbarát repülőgép-üzemanyag, akkor a költségek még tovább nőnek.

Az atlantai székhelyű Hermeus csak egyike azoknak a vállalatoknak, amelyek egy még gyorsabb, hiperszonikus kereskedelmi utasszállító megépítésének lehetőségét vizsgálják. Míg a szuperszonikus repülőgépek gyorsabban haladnak, mint a hangsebesség, addig a hiperszonikus repülőgépek ötszörösével vagy annál többel.

A cég Halcyon sugárhajtású repülőgépe 5 Mach sebességgel halad – vagyis a hangsebesség ötszörösével. A vállalat azonban nyitott azokkal a technológiai kihívásokkal kapcsolatban, amelyekkel egy ilyen gyors repülőgép fejlesztése során szembe kell néznie. A szóvivő szerint ma kevesebb, mint 50% az esélye annak, hogy a Halcyont légi szállják, de arra számítanak, hogy ez az esély idővel javulni fog.

De még ekkor is a Hermeusnak – és minden induló vállalkozásnak – meg kell győznie a közvéleményt, hogy higgyenek a projektjükben, és foglalkozzanak a légi közlekedés környezeti hatásaival kapcsolatos növekvő aggodalmakkal. Ez nehéz feladat lehet.

Optimizmus és izgalom övezi a szuperszonikus utazás újjáéledését, és a technológia folyamatosan fejlődik. A szuperszonikus repülés végtelen lehetőségeket nyit meg a kutatás és az innováció előtt, és a légi közlekedés új korszakát nyitja meg.

Visnovki

Így bár lehet, hogy még egy kicsit várnunk kell a holnap futurisztikus repülőgépeinek repülésére, továbbra is azokra az anyagokra és eljárásokra összpontosíthatunk, amelyek lehetővé teszik a mai dekarbonizált repülőgépeket. Csatlakoztassa a biztonsági övet, az utazás még csak most kezdődött.

Olvassa el még:

• Az 5. és 6. generáció harcosai: mi a különbség és hol a határ?
• Amit egy weboldal elindítása előtt tudni kell