Hoe de passagiersvliegtuigen van de toekomst eruit zullen zien

Als tijdreizigers uit 1968 zich vandaag de dag op het vliegveld zouden bevinden, zouden ze veel veranderingen zien die hen zouden verbazen. Maar de vliegtuigen zouden er verrassend bekend uitzien. Ondanks de aanzienlijke verbeteringen op het gebied van materialen, motoren en luchtvaartelektronica die in 2017 zijn doorgevoerd het veiligste jaar in de luchtvaartgeschiedenisblijven commerciële vliegtuigen structureel vergelijkbaar met die uit de jaren zestig. In feite ging de Boeing 1960, een van de best verkochte vliegtuigen in de geschiedenis in zijn vele versies, voor het eerst de lucht in in 737.

Dit komt omdat de commerciële luchtvaart prioriteit geeft aan veiligheid en de voorkeur geeft aan bewezen oplossingen, en omdat andere ontwikkelingen – bijvoorbeeld op het gebied van materialen en motoren – ervoor zorgen dat traditioneel ontwerp nog steeds relevant is. Terwijl de industrie echter wanhopig op zoek is naar manieren om de CO50-uitstoot terug te dringen, staat zij voor een iets serieuzere uitdaging dan andere industrieën, juist omdat haar kerntechnologieën zo moeilijk los te laten zijn. Misschien is het tijd om iets nieuws te proberen. Hoe zou vliegreizen er over vijftig jaar uit kunnen zien?

Lees ook: Wapens van de Oekraïense overwinning: Westland Sea King-helikopters

De toekomst van passagiersvliegtuigen

Door de jaren heen zijn er verschillende pogingen geweest om het paradigma van vliegtuigontwerp te veranderen. De jaren zeventig beloofden een toekomst van supersonisch reizen die nooit werkelijkheid werd, afgezien van de beperkte Concorde-vluchten. Het idee van een ‘blended wing’-vliegtuig, vergelijkbaar met de Northrop B-1970 stealth-bommenwerper, is af en toe aangeprezen, maar tot nu toe zonder veel succes.

Een combinatie van technische en financiële redenen dwong de vliegtuigindustrie om deze nogal vreemde voorstellen op te geven en zich te concentreren op de meer canonieke ontwerpen die tegenwoordig de norm zijn. Zullen de komende vijftig jaar het langzame, gestage pad van de afgelopen halve eeuw voortzetten? Zullen we opnieuw de snelle technologische doorbraak zien die de luchtvaart kenmerkte tussen het einde van de Eerste Wereldoorlog en de maanlanding? Apollo? Laat u niet misleiden door het ogenschijnlijke gebrek aan spectaculaire doorbraken. Een aantal grote veranderingen staan ​​voor de deur.

Lees ook: Wapens van de Oekraïense overwinning: Storm Shadow / SCALP-EG kruisraketten

Elektrische vliegtuigen

Het merendeel van de korteafstandsvluchten zal in de komende decennia waarschijnlijk elektrisch worden, en dit zal de manier waarop we over vliegreizen denken veranderen. Kleinere elektromotoren zouden een gedistribueerde stuwkracht mogelijk maken, vergelijkbaar met die van NASA's X-57-prototype. Dankzij lagere geluidsniveaus en lagere exploitatiekosten kunnen elektrisch aangedreven vliegtuigen veel dichter bij plaatsen vliegen waar mensen wonen en werken.

In feite zijn verschillende ultramoderne elektrische vliegtuigprojecten niet alleen bedoeld om het grondvervoer tussen steden te vervangen, zoals de Zunum- en Eviation-concepten voor negen tot twaalf passagiers van plan zijn, maar ook daarbinnen. Vliegende taxi’s zullen zeer binnenkort werkelijkheid worden, maar het valt nog te bezien of de futuristisch ogende concepten van Vahana en CityAirbus ook daadwerkelijk de toekomst vertegenwoordigen. In ieder geval zijn deur-tot-deurvluchten niet het exclusieve voorrecht van elektrische vliegtuigen.

Hoewel het geen nieuw concept is, is het gebruik van helikopters, d.w.z. vliegtuigen die kunnen overgaan van een verticale lift naar een configuratie met vaste vleugels, tot nu toe grotendeels beperkt tot het Amerikaanse leger.

De Italiaanse helikopterfabrikant Leonardo bereidt momenteel echter een civiel model voor voor commerciële lancering AW609, die, indien succesvol, de uitvoerende en regionale luchtvaart potentieel zou kunnen transformeren. De AW609 combineert de ontwerpelementen van zowel vliegtuigen als helikopters.

Veel bedrijven ontwikkelen elektrische voortstuwingssystemen voor luchttaxi's, forensenvliegtuigen en elektrische verticale start- en landingsvoertuigen (eVTOL), waarvan er vele autonoom zijn. Elektromotorenfabrikant MagniX werkt bijvoorbeeld samen met batterijleverancier H55 om de vliegtuigen van de in Vancouver gevestigde watervliegtuigexploitant Harbor Air om te bouwen tot een volledig elektrische vloot. En het Israëlische bedrijf Eviation heeft Alice ontwikkeld, 's werelds eerste volledig elektrische woon-werkvliegtuig met batterijtechnologie die lijkt op een mobiele telefoon en een vliegbereik van ~800 km.

Hybride energie is een andere manier. In 2020 voltooide de hybride-elektrische Eel van de Amerikaanse startup Ampaire een testvlucht van 550 km met een elektromotor in de neus en een conventionele verbrandingsmotor achterin. En dan is er nog waterstof, dat een groot potentieel heeft als het kan worden geproduceerd uit koolstofarme bronnen in plaats van uit fossiele brandstoffen. Airbus investeert zwaar in de technologie die nodig is om vliegtuigen aan te drijven met waterstof die is geproduceerd uit hernieuwbare energiebronnen, in de hoop deze op een dag te kunnen gebruiken voor gigantische straalvliegtuigen die lange afstanden afleggen zonder CO2-uitstoot. Boeing test ook zijn eigen waterstofaangedreven vliegtuig.

Lees ook: Saab JAS 39 Gripen - als optie voor de luchtmacht van Oekraïne: we ontdekken wat voor soort vliegtuig het is

Op jacht naar snelheid

Er is één gebied waarop de commerciële luchtvaart achteruit lijkt te zijn gegaan in plaats van vooruit. Vroeger was het mogelijk om supersonisch over de Atlantische Oceaan te vliegen, maar tegenwoordig zijn zelfs degenen met de diepste zakken gedwongen genoegen te nemen met subsonische snelheden. Sommige startups proberen dit op te lossen.

Boom Supersonic, een startup waarvan de investeerders onder meer Silicon Valley-incubator Y Combinator en Japan Airlines zijn, ontwikkelt een commercieel vliegtuig dat naar verwachting een snelheid van Mach 2,2 zal vliegen en minder zal kosten dan de Concorde.

De Aerion AS2 is een ander civiel supersonisch vliegtuigproject gericht op de markt voor uitvoerende diensten. Hoewel het zich nog in de ontwikkelingsfase bevindt, heeft het al een order ter waarde van $2,4 miljard van fractionele straalexploitant Flexjet voor twintig van zijn Mach 20 AS2-vliegtuigen. Maar zelfs deze snelheden verbleken naast de hypersonische snelheden die door sommige ambitieuze onderzoeksprogramma's worden voorspeld.

Spaceliner, een project onder leiding van DLR, het Duitse ruimtevaartonderzoeksinstituut, zal naar de rand van de ruimte reizen om 25 keer sneller te vliegen dan de snelheid van het geluid. Op deze manier zou het mogelijk zijn om in ongeveer 90 minuten van bijvoorbeeld Londen naar Australië te vliegen.

"Heel vaak is de uitdaging in de lucht- en ruimtevaartindustrie niet technologisch, maar financieel of operationeel", zegt Rolf Henke, lid van de raad van bestuur voor lucht- en ruimtevaartonderzoek bij DLR, het Duitse ruimtevaartonderzoeksinstituut. "Er wordt al gesproken over gemengde vleugels in de jaren twintig, en over hypersonische vluchten sinds de jaren dertig, maar je hebt iemand nodig die bereid is het risico te nemen en enorme sommen geld te investeren."

Hoe reëel is de revolutie van hypersonische vliegtuigen? Zullen we het punt bereiken waarop de nieuwste technologieën naast elkaar zullen bestaan?

Lees ook: Zes intercontinentale ballistische raketten (ICBM's) die de wereld kunnen beëindigen

Het concept van "gemengde vleugel"

Een van de voorstellen van de ingenieurs is de "blended wing body", die ik al meerdere keren heb genoemd. Deze volledig nieuwe vliegtuigvorm is vergelijkbaar met het "vliegende vleugel" -ontwerp dat wordt gebruikt in militaire vliegtuigen zoals de iconische B-2 bommenwerper, maar de gemengde vleugel heeft een groter volume in het middengedeelte. Zowel Boeing als Airbus werken aan het idee, net als een derde speler, het in Californië gevestigde JetZero, dat zichzelf het ambitieuze doel heeft gesteld om al in 2030 een vliegtuig met gemengde vleugels in gebruik te nemen.

"We zijn zeer serieus over de weg naar nul-emissies in grote vliegtuigen, en een casco met gemengde vleugels kan 50% minder brandstofverbruik en uitstoot opleveren", zegt Tom O'Leary, medeoprichter en CEO van JetZero. "Het is een enorme sprong voorwaarts ten opzichte van wat de industrie gewend is."

Omdat het een soort hybride is tussen een vliegende vleugel en een traditionele "buis en vleugel", zorgt de gemengde vleugel ervoor dat het hele vliegtuig lift kan genereren terwijl de weerstand wordt geminimaliseerd. NASA stelt dat deze vorm "het brandstofverbruik helpt verhogen en een groter laadoppervlak (vracht of passagiers) creëert in het centrale deel van de vliegtuigromp." Het bureau testte het op een van zijn experimentele vliegtuigen, X-48. Tijdens ongeveer 120 testvluchten tussen 2007 en 2012 demonstreerden twee onbemande X-48 op afstand bestuurbare vliegtuigen de haalbaarheid van het concept.

Volgens O'Leary is er één groot technisch probleem dat fabrikanten tegenhoudt. "Het is de druk in de niet-cilindrische romp", zegt hij, wijzend op het feit dat een buisvormig vliegtuig beter in staat is om de constante cycli van uitzetting en samentrekking aan te kunnen die tijdens elke vlucht optreden. "Als je denkt aan de 'pijp en de vleugel', dan verdeelt deze de belasting: de buis draagt ​​de belasting door druk en de vleugels dragen de belasting door buiging. Maar de gemengde vleugel brengt ze in wezen samen. Alleen nu kunnen we dit doen met composietmaterialen die zowel licht als sterk zijn." Deze radicaal nieuwe vorm zal resulteren in een vliegtuiginterieur dat er totaal anders uitziet en aanvoelt dan dat van de hedendaagse widebody-vliegtuigen. JetZero hoopt zijn vliegtuigen in 2030 in gebruik te hebben.

Lees ook: TOP-5 modernste kernonderzeeërs

Supersonische vluchten

Bijna een zestal bedrijven wedijveren om de eerste te zijn die supersonische reizen aan het publiek aanbiedt, een interessante interesse in een tijd waarin een groot deel van de investeringen en innovatie in transport gericht is op het ontwikkelen van schonere, klimaatvriendelijkere opties die minder brandstof verbruiken of alternatieve voortstuwingstechnologieën, zoals batterijen of waterstof.

Het in Denver gevestigde Boom Supersonic is van plan om in 2029 zijn supersonische passagiersvliegtuig, de Overture, te debuteren. Volgens Blake Scholl, CEO van het bedrijf, zal het vliegtuig naar verwachting plaats bieden aan tussen de 64 en 80 passagiers. Het toestel vliegt met een snelheid van Mach 1,7, wat 1,7 keer de snelheid van het geluid is – meer dan twee keer zo snel als een conventioneel passagiersvliegtuig.

Industrieanalisten zeggen dat risicokapitaal en het idee dat commerciële supersonische vliegtuigen een goed idee lijken, grotendeels hebben bijgedragen aan de heropleving van het project.

De bedrijven zeggen dat hun nieuwe generatie supersonische vliegtuigen een kleinere ecologische voetafdruk zal hebben, grotendeels omdat ze zullen worden aangedreven door milieuvriendelijke vliegtuigbrandstof. Deze brandstof wordt gemaakt uit landbouwproducten, waaronder sojabonen en dierlijke vetten. Maar critici zeggen dat de belofte enkele belangrijke realiteiten negeert. Er is bijvoorbeeld niet genoeg milieuvriendelijke vliegtuigbrandstof voor de vliegtuigen die vandaag de dag bestaan. En wat er bestaat is duurder – volgens sommige schattingen twee tot vier keer duurder dan fossiele brandstoffen.

En wat de brandstof ook is, de realiteit is dat supersonische vliegtuigen er altijd meer van zullen gebruiken. Volgens een onderzoek van de International Council on Clean Transportation zouden supersonische vliegtuigen in 2022 zeven tot negen keer meer brandstof kunnen verbruiken dan conventionele commerciële vliegtuigen, terwijl ze minder passagiers vervoeren. Maar NASA zegt dat supersonische reizen, althans in eerste instantie, verantwoordelijk zullen zijn voor een zeer klein deel van de totale CO2-uitstoot en een zeer klein deel van de commerciële luchtvaart. Toch zeggen sommigen dat het moeilijk te begrijpen is hoe supersonische vliegtuigen in dat raamwerk passen, nu luchtvaartmaatschappijen beloven om in 2050 een nul-koolstofuitstoot te bereiken.

Analisten hebben echter hun twijfels, gezien hoe moeilijk het is voor commerciële luchtvaartmaatschappijen om het hoofd boven water te houden. Supersonische vliegtuigen zullen minder passagiers vervoeren en meer brandstof verbruiken. Als deze brandstof milieuvriendelijke vliegtuigbrandstof is, stijgen de kosten nog meer.

Het in Atlanta gevestigde Hermeus is slechts een van de bedrijven die de mogelijkheid onderzoeken om een ​​nog sneller, hypersonisch commercieel passagiersvliegtuig te bouwen. Terwijl supersonische vliegtuigen sneller reizen dan de snelheid van het geluid, reizen hypersonische vliegtuigen met vijf of meer keer die snelheid.

De Halcyon-jet van het bedrijf zal een snelheid van Mach 5 hebben, oftewel vijf keer de snelheid van het geluid. Maar het bedrijf is open over de technologische uitdagingen waarmee het wordt geconfronteerd bij het ontwikkelen van zo’n snel vliegtuig. Volgens de woordvoerder is de kans dat Halcyon in de lucht terechtkomt momenteel minder dan 50%, maar ze verwachten dat die kansen in de loop van de tijd zullen verbeteren.

Maar zelfs dan zullen Hermeus – en alle startups – het publiek moeten overtuigen om in hun project te geloven en de groeiende zorgen over de milieueffecten van vliegreizen het hoofd moeten bieden. Dit kan een moeilijke taak zijn.

Optimisme en opwinding omringen de heropleving van supersonische reizen, en de technologie blijft zich ontwikkelen. Supersonische vluchten bieden eindeloze mogelijkheden voor onderzoek en innovatie en luiden een nieuw tijdperk van vliegreizen in.

conclusies

Dus hoewel we misschien nog wat langer moeten wachten om met de futuristische vliegtuigen van morgen te kunnen vliegen, kunnen we ons nog steeds concentreren op de materialen en processen die de koolstofvrije vliegtuigen van vandaag mogelijk maken. Maak uw veiligheidsgordels vast, de reis is nog maar net begonnen.

Lees ook:

• Vechters van de 5e en 6e generatie: wat is het verschil en waar ligt de grens?
• Wat je allemaal moet weten voordat je een website lanceert