Hvordan fremtidens passasjerfly vil se ut

Hvis tidsreisende fra 1968 skulle finne seg selv på flyplassen i dag, ville de sett mange endringer som ville overraske dem. Men flyene ville se overraskende kjente ut. Til tross for de betydelige forbedringene i materialer, motorer og flyelektronikk som gjorde 2017 det sikreste året i luftfartshistorien, kommersielle fly forblir strukturelt lik de på 1960-tallet. Faktisk tok Boeing 737, et av de mest solgte flyene i historien i sine mange versjoner, første gang i luften i 1967.

Dette fordi kommersiell luftfart prioriterer sikkerhet, favoriserer utprøvde løsninger, og fordi annen utvikling – for eksempel innen materialer og motorer – gjør at tradisjonell design fortsatt er relevant. Men mens industrien desperat leter etter måter å kutte karbonutslippene på, står den overfor en litt mer alvorlig utfordring enn andre industrier, nettopp fordi kjerneteknologiene er så vanskelige å forlate. Kanskje det er på tide å prøve noe nytt. Så hvordan kan flyreiser se ut om 50 år?

Les også: Våpen til ukrainsk seier: Westland Sea King-helikoptre

Fremtiden til passasjerfly

Gjennom årene har det vært flere forsøk på å endre paradigmet for flydesign. 1970-tallet lovet en fremtid med supersoniske reiser som aldri ble noe av, bortsett fra de begrensede Concorde-flyvningene. Ideen om et "blandet wing"-fly, lik Northrop B-2 stealth-bombeflyet, har blitt fremholdt noen ganger, men så langt uten særlig suksess.

En kombinasjon av tekniske og økonomiske årsaker tvang flyindustrien til å forlate disse ganske rare forslagene og fokusere på de mer kanoniske designene som er normen i dag. Vil de neste 50 årene fortsette den langsomme, jevne veien fra det siste halve århundre? Vil vi igjen se det raske teknologiske gjennombruddet som preget luftfarten mellom slutten av første verdenskrig og månelandingen Apollo? Ikke la deg lure av den tilsynelatende mangelen på spektakulære gjennombrudd. Noen store endringer er rett rundt hjørnet.

Les også: Våpen for ukrainsk seier: Storm Shadow / SCALP-EG kryssermissiler

Elektriske fly

De fleste kortdistanseflyvninger vil sannsynligvis bli elektriske i løpet av de neste tiårene, og dette vil endre måten vi tenker på flyreiser. Mindre elektriske motorer vil muliggjøre distribuert skyvekraft som ligner på det som ble brukt i NASAs X-57-prototype. Lavere støynivå og lavere driftskostnader vil gjøre at elektriske fly kan fly mye nærmere steder der folk bor og jobber.

Faktisk har flere toppmoderne elektriske flyprosjekter som mål ikke bare å erstatte bakketransport mellom byer, slik konseptene Zunum og Eviation med 9 til 12 passasjerer planlegger å gjøre, men også innenfor dem. Flyvende taxier vil bli en realitet veldig snart, men det gjenstår å se om de futuristisk utseende Vahana- og CityAirbus-konseptene virkelig representerer fremtiden. Uansett er dør-til-dør-flyvninger ikke det eksklusive privilegiet for elektriske fly.

Selv om det ikke er et nytt konsept, har bruken av roterende propeller, det vil si fly som kan gå over fra en vertikal heis til en fast vingekonfigurasjon, til nå stort sett vært begrenset til det amerikanske militæret.

Imidlertid forbereder den italienske helikopterprodusenten Leonardo for tiden en sivil modell for kommersiell lansering AW609, som, hvis den lykkes, potensielt kan forvandle utøvende og regional luftfart. AW609 kombinerer designelementene til både fly og helikoptre.

Mange selskaper utvikler elektriske fremdriftssystemer for lufttaxier, pendlerfly og elektriske kjøretøyer for vertikal start og landing (eVTOL), hvorav mange er autonome. For eksempel samarbeider elmotorprodusenten MagniX med batterileverandøren H55 for å konvertere Vancouver-baserte sjøflyoperatør Harbor Air sine fly til en helelektrisk flåte. Og det israelske selskapet Eviation har utviklet Alice, verdens første helelektriske pendlerfly med mobiltelefonlignende batteriteknologi og en flyrekkevidde på ~800 km.

Hybrid energi er en annen måte. I 2020 fullførte den amerikanske oppstarten Ampaires hybridelektriske Eel en 550 km testflyvning med en elektrisk motor i nesen og en konvensjonell forbrenningsmotor i ryggen. Og så er det hydrogen, som har et stort potensial hvis det kan produseres fra lavkarbonkilder i stedet for fossilt brensel. Airbus investerer tungt i teknologien som trengs for å drive fly med hydrogen produsert fra fornybare energikilder, i håp om å en dag bruke den til å drive gigantiske jetfly som reiser lange avstander uten CO2-utslipp. Boeing tester også sine egne hydrogendrevne fly.

Les også: Saab JAS 39 Gripen - som et alternativ for Air Force of Ukraine: vi finner ut hva slags fly det er

I jakten på fart

Det er ett område hvor kommersiell luftfart ser ut til å ha gått bakover, ikke fremover. Det var en gang mulig å fly supersonisk over Atlanterhavet, men i dag blir selv de med de dypeste lommene tvunget til å nøye seg med subsoniske hastigheter. Noen oppstarter jobber med å fikse det.

Boom Supersonic, en oppstart hvis investorer inkluderer Silicon Valley-inkubatoren Y Combinator og Japan Airlines, utvikler et kommersielt jetfly som forventes å fly til Mach 2,2 og koste mindre enn Concorde.

Aerion AS2 er et annet sivilt supersonisk flyprosjekt rettet mot markedet for executive services. Selv om den fortsatt er i utviklingsstadiet, kan den allerede skilte med en ordre på 2,4 milliarder dollar fra operatøren Flexjet for 20 av sine Mach 2 AS1,5-fly. Men selv disse hastighetene blekner ved siden av de hypersoniske hastighetene som er spådd av noen ambisiøse forskningsprogrammer.

Spaceliner, et prosjekt ledet av DLR, det tyske luftfartsforskningsinstituttet, vil reise til kanten av verdensrommet for å fly 25 ganger raskere enn lydens hastighet. På denne måten ville det være mulig å fly fra for eksempel London til Australia på omtrent 90 minutter.

"Veldig ofte i romfartsindustrien er ikke utfordringen teknologisk, men økonomisk eller operasjonell," sier Rolf Henke, medlem av hovedstyret for romfartsforskning ved DLR, det tyske luftfartsforskningsinstituttet. "Blandede vinger har allerede blitt snakket om på 1920-tallet, og hypersoniske flyreiser har vært snakket om siden 1930-tallet, men du trenger noen som er villig til å ta risikoen og investere enorme summer."

Hvor virkelig er revolusjonen av hypersoniske fly? Vil vi komme til det punktet hvor de nyeste teknologiene vil eksistere side om side?

Les også: 6 interkontinentale ballistiske missiler (ICBM) som kan ende verden

Konseptet med "blandet vinge"

Et av forslagene til ingeniørene er "blandet vingekropp", som jeg allerede har nevnt flere ganger. Denne helt nye flyformen ligner "flygende vinge"-design som brukes i militære fly som den ikoniske B-2 bombefly, men den blandede vingen har større volum i midtpartiet. Både Boeing og Airbus jobber med ideen, og det samme gjør en tredje aktør, California-baserte JetZero, som har satt seg et ambisiøst mål om å sette et fly med blandede vinger i drift allerede i 2030.

"Vi er veldig seriøse når det gjelder veien til nullutslipp i store fly, og et fly med blandede vinger kan gi 50 % mindre drivstoffforbrenning og utslipp," sa Tom O'Leary, medgründer og administrerende direktør i JetZero. "Det er et enormt sprang fremover fra det bransjen er vant til."

Den blandede vingen er en slags hybrid mellom en flygende vinge og en tradisjonell "rør og vinge", og lar hele flyet generere løft samtidig som luftmotstanden minimeres. NASA uttaler at denne formen "hjelper med å øke drivstofføkonomien og skaper et større nyttelastområde (last eller passasjer) i den sentrale delen av flykroppen." Byrået testet den på et av sine eksperimentelle fly, X-48. Under rundt 120 testflyvninger mellom 2007 og 2012, demonstrerte to ubemannede X-48 fjernstyrte fly at konseptet er levedyktig.

Ifølge O'Leary er det ett stort teknisk problem som holder produsentene tilbake. «Det er trykket i den ikke-sylindriske flykroppen», sier han og peker på det faktum at et rørformet fly er bedre i stand til å håndtere de konstante syklusene med ekspansjon og sammentrekning som oppstår under hver flytur. "Hvis du tenker på "røret og vingen", så deler det belastningen - røret bærer belastningen fra trykk, og vingene bærer belastningen fra bøying. Men den blandede vingen bringer dem i hovedsak sammen. Først nå kan vi gjøre dette med komposittmaterialer som er både lette og sterke." Denne radikalt nye formen vil resultere i et flyinteriør som ser og føles helt annerledes ut enn dagens bredkroppsfly. JetZero håper å ha sine fly i drift innen 2030.

Les også: TOP-5 mest moderne atomubåter

Supersoniske flyreiser

Nesten et halvt dusin selskaper konkurrerer om å være de første til å tilby supersoniske reiser til publikum, en interessant interesse i en tid da mye av investeringene og innovasjonen innen transport er fokusert på å utvikle renere, mer klimavennlige alternativer som bruker mindre drivstoff eller alternative fremdriftsteknologier, som batterier eller hydrogen.

Denver-baserte Boom Supersonic planlegger å debutere sitt supersoniske passasjerjetfly kalt Overture i 2029. Flyet forventes å ha plass til mellom 64 og 80 passasjerer, ifølge Blake Scholl, selskapets administrerende direktør. Den vil reise med Mach 1,7, som er 1,7 ganger lydhastigheten – mer enn dobbelt så raskt som en konvensjonell passasjerjet.

Bransjeanalytikere sier at venturekapital og ideen om at kommersielle supersoniske fly høres ut som en god idé i stor grad har bidratt til å gjenopplive prosjektet.

Selskapene sier at deres nye generasjon av supersoniske fly vil ha et mindre karbonavtrykk, hovedsakelig fordi de vil bli drevet av miljøvennlig jetdrivstoff. Dette drivstoffet er laget av landbruksprodukter, inkludert soyabønner og animalsk fett. Men kritikere sier at løftet ignorerer noen viktige realiteter. For eksempel er det ikke nok miljøvennlig flydrivstoff til de flyene som finnes i dag. Og det som eksisterer er dyrere – etter noen anslag to til fire ganger dyrere enn fossilt brensel.

Og uansett drivstoff, er realiteten at supersoniske fly vil alltid bruke mer av det. Innen 2022 kan supersoniske fly bruke syv til ni ganger mer drivstoff enn konvensjonelle kommersielle fly samtidig som de frakter færre passasjerer, ifølge en studie fra International Council on Clean Transportation. Men NASA sier at supersoniske reiser, i det minste i utgangspunktet, vil utgjøre en svært liten brøkdel av de totale CO2-utslippene og en veldig liten brøkdel av kommersiell luftfart. Likevel, med flyselskaper som lover å nå null karbonutslipp innen 2050, sier noen at det er vanskelig å se hvordan supersoniske fly passer inn i det rammeverket.

Analytikere har imidlertid sine tvil, gitt hvor vanskelig det er for kommersielle flyselskaper å holde seg flytende. Supersoniske fly vil frakte færre passasjerer og bruke mer drivstoff. Hvis dette drivstoffet er miljøvennlig flydrivstoff, øker kostnadene enda mer.

Atlanta-baserte Hermeus er bare ett av selskapene som utforsker muligheten for å bygge en enda raskere, hypersonisk kommersiell passasjerjet. Mens supersoniske fly reiser raskere enn lydhastigheten, reiser hypersoniske fly med fem eller flere ganger den hastigheten.

Selskapets Halcyon-jet vil reise med Mach 5 – eller fem ganger lydhastigheten. Men selskapet er åpent om de teknologiske utfordringene det står overfor i utviklingen av et så raskt fly. I dag, ifølge talspersonen, er sjansene for å få Halcyon i luften mindre enn 50 %, men de forventer at disse oddsene vil forbedre seg over tid.

Men selv da vil Hermeus – og alle startups – måtte overbevise publikum om å tro på prosjektet deres og håndtere økende bekymringer om miljøpåvirkningen av flyreiser. Dette kan være en vanskelig oppgave.

Optimisme og spenning omgir gjenoppblomstringen av supersoniske reiser, og teknologien fortsetter å utvikle seg. Supersonisk flytur åpner for uendelige muligheter for forskning og innovasjon, og innleder en ny æra av flyreiser.

Konklusjoner

Så selv om vi kanskje må vente litt lenger med å fly morgendagens futuristiske fly, kan vi fortsatt fokusere på materialene og prosessene som muliggjør dagens avkarboniserte fly. Spenn sikkerhetsbeltene, reisen har akkurat begynt.

Les også:

• Fighters av 5. og 6. generasjon: hva er forskjellen og hvor går grensen?
• Hva du trenger å vite før du starter et nettsted