Vliegtuigen met gemengde vleugels kunnen de CO2-uitstoot terugdringen. Deze weergave toont een ontwerp van het in Californië gevestigde JetZero, dat tot doel heeft om in 2030 een vliegtuig in dienst te hebben.Blader door de galerij om meer te zien.
De gemengde vleugel heeft een geheel nieuwe vliegtuigvorm, met overeenkomsten met het "vliegende vleugel" -ontwerp dat werd gebruikt door de afgebeelde B-2 bommenwerper.
NASA's experimentele X-48-vliegtuig had een gemengd vleugelontwerp en voerde tussen 2007 en 2012 ongeveer 120 testvluchten uit. NASA zei dat een vliegtuig van dit type "minder lawaai en emissies zou genereren ... dan een even geavanceerd conventioneel transportvliegtuig."
Airbus heeft in zijn vloot ook een blended wing-concept onderzochtZEROe-programma, onthuld in 2020.
ZEROe heeft plannen voor drie waterstofaangedreven, emissievrije vliegtuigen, die 100 tot 200 passagiers kunnen vervoeren. Deze weergave toont het gemengde vleugelontwerp aan de rechterkant.
De gemengde vleugel is slechts één van een nieuwe generatie groenere vliegtuigen die door de luchtvaartindustrie wordt onderzocht. Een van de meest innovatieve is de Skydweller op zonne-energie, die is gebaseerd op Solar Impulse 2, een vliegtuig dat talloze vluchtrecords heeft behaald, waaronder het omzeilen van de aarde zonder een druppel brandstof te gebruiken. Skydweller landt op de foto na zijn eerste vlucht, in december 2020.
Op 24 september 2020 vloog ZeroAvia met 's werelds grootste waterstofaangedreven vliegtuig op Cranfield Airport in Engeland, waarmee de mogelijkheden van waterstofbrandstof voor de luchtvaart werden getoond.
Terwijl sommigen waterstofenergie onderzoeken, testen anderen elektrische vliegtuigen. Het in de staat Washington gevestigde Eviation Aircraft zit achter het volledig elektrische Alice-vliegtuig met negen passagiers, dat geen CO2-uitstoot veroorzaakt.
Het vliegtuig, hier in rendering weergegeven, heeft een bereik van 440 mijl en is bedoeld voor feederroutes. Het komt ook in een vrachtversie; DHL Express heeft er twaalf besteld voor service in 2024.
Het innovatieve interieur van Alice won de categorie ‘Cabin Concepts’ tijdens de Crystal Cabin Award 2020.
In december 2019 lanceerde het in Vancouver gevestigde watervliegtuigbedrijf Harbour Airgeschiedenis gemaaktmet de eerste volledig elektrische commerciële vliegtuigvlucht. Dede Havilland DHC-2 Beaver watervliegtuig, waarmee voor het eerst werd gevlogen in 1947, werd achteraf uitgerust met een magni500 elektrische motor van 750 pk van magniX.
MagniX haalde opnieuw de krantenkoppen in juni 2020 toen AeroTEC's eCaravan met negen zitplaatsen - aangedreven door demagni500elektrisch voortstuwingssysteem - werd het grootste volledig elektrische commerciële vliegtuig dat ooit vloog.
Op 25 maart 2022 voltooide een Airbus A380, 's werelds grootste commerciële passagiersvliegtuig, een testvlucht die volledig werd aangedreven door SAF - duurzame vliegtuigbrandstof - die voornamelijk bestaat uit bakolie.
Terwijl energiebronnen zich nog steeds ontwikkelen, ontwikkelt het Britse Faradair Aerospace een ontwerp om de maximale efficiëntie uit welke brandstof dan ook te halen.
Faradairs BEHA-vliegtuig met 18 passagiers, gemaakt van lichtgewicht composiet en hier weergegeven in een weergave, kan een laadvermogen van vijf ton vervoeren en heeft een bereik van 1.850 mijl.
De volgende generatie groenere vliegtuigen
CNN—
Het basisontwerp van commerciële vliegtuigen is de afgelopen 60 jaar niet veel veranderd. Moderne vliegtuigen zoals de Boeing 787 en de Airbus A350 hebben dezelfde algemene vorm als de Boeing 707 en de Douglas DC-8, die eind jaren vijftig werden gebouwd en de ‘buis-en-vleugel’-vormfactor versterkten die nog steeds in gebruik is.
Dit komt omdat de commerciële luchtvaart prioriteit geeft aan veiligheid en de voorkeur geeft aan beproefde oplossingen, en omdat andere ontwikkelingen – bijvoorbeeld op het gebied van materialen en motoren – ervoor zorgen dat het traditionele ontwerp nog steeds relevant is.
Terwijl de industrie echter wanhopig op zoek is naar manieren om de CO2-uitstoot terug te dringen, staat zij voor een wat zwaardere uitdaging dan andere sectoren, juist omdat het zo moeilijk is gebleken om afstand te nemen van haar kerntechnologieën. De tijd is misschien rijp om iets nieuws te proberen.
Eén voorstel is het ‘gemengde vleugellichaam’. Deze geheel nieuwe vliegtuigvorm lijkt op het ‘vliegende vleugel’-ontwerp dat wordt gebruikt door militaire vliegtuigen zoals de iconischeB-2 bommenwerper, maar de gemengde vleugel heeft meer volume in het middengedeelte. Zowel Boeing als Airbus sleutelen aan het idee, en dat geldt ook voor een derde speler, het in Californië gevestigde JetZero, dat zich een ambitieus doel heeft gesteld om al in 2030 een vliegtuig met gemengde vleugels in gebruik te nemen.
“Wij zijn heel sterk voorstander van een weg naar nul-emissies in grote vliegtuigen, en het casco met gemengde vleugels kan een 50% lager brandstofverbruik en een lagere uitstoot opleveren”, zegt Tom O’Leary, medeoprichter en CEO van JetZero. “Dat is een duizelingwekkende sprong voorwaarts in vergelijking met wat de industrie gewend is.”
Een weergave van het gemengde vleugelontwerp van JetZero.
Onder druk
Het gemengde vleugelconcept is verre van nieuw en de eerste pogingen om vliegtuigen met dit ontwerp te bouwen dateren uit de late jaren twintig in Duitsland. De Amerikaanse vliegtuigontwerper en industrieel Jack Northrop creëerde in 1947 een door straalmotoren aangedreven vliegende vleugelontwerp, dat de inspiratie vormde voor de B-2 in de jaren negentig.
Als een soort hybride tussen een vliegende vleugel en een traditionele ‘buis en vleugel’ zorgt de gemengde vleugel ervoor dat het hele vliegtuig lift kan genereren, waardoor de weerstand wordt geminimaliseerd.zegt NASAdat deze vorm “helpt het brandstofverbruik te verhogen en grotere laadruimtes (vracht- of passagiersruimte) creëert in het centrale lichaamsgedeelte van het vliegtuig.” Het bureau heeft het getest via een van zijn experimentele vliegtuigen,de X-48.
Tijdens ongeveer 120 testvluchten tussen 2007 en 2012 hebben twee onbemande, op afstand bestuurbare X-48's de haalbaarheid van het concept gedemonstreerd. “Een vliegtuig van dit type zou een spanwijdte hebben die iets groter is dan een Boeing 747 en zou kunnen opereren vanaf bestaande luchthaventerminals”, zegt het agentschap, eraan toevoegend dat het vliegtuig ook “minder zou wegen, minder lawaai en uitstoot zou genereren en minder zou kosten om te opereren. dan een even geavanceerd conventioneel transportvliegtuig.”
NASA's experimentele X-48-vliegtuig.
In 2020 Airbusgebouwdeen kleine demonstrator met gemengde vleugels, ongeveer 1,80 meter lang, wat aangeeft dat er interesse is om in de toekomst een vliegtuig van volledige grootte te achtervolgen. Maar als de vorm zo effectief is, waarom zijn we dan nog niet overgegaan op het bouwen van vliegtuigen die daarop zijn gebaseerd?
Volgens O’Leary is er één grote technische uitdaging die fabrikanten tegenhoudt. “Het is het onder druk zetten van een niet-cilindrische romp”, zegt hij, wijzend op het feit dat een buisvormig vliegtuig beter in staat is om de constante uitzettings- en samentrekkingscycli aan te kunnen die bij elke vlucht horen.
“Als je denkt aan een ‘buis en vleugel’, worden de belastingen gescheiden – je hebt de drukbelasting op de buis en de buigbelastingen op de vleugels. Maar een gemengde vleugel combineert deze in wezen met elkaar. Alleen nu kunnen we dat doen met composietmaterialen die zowel licht als sterk zijn.”
Zo’n radicaal nieuwe vorm zou ervoor zorgen dat het interieur van het vliegtuig er totaal anders uitziet en aanvoelt dan de huidige widebody-vliegtuigen. “Het is gewoon een veel, veel bredere romp”, zegt O’Leary. “Je typische vliegtuig met één gangpad heeft drie bij drie stoelen, maar dit is een soort kortere, bredere buis. Je krijgt hetzelfde aantal mensen, maar je hebt misschien 15 of 20 rijen in de cabine, afhankelijk van hoe elke specifieke luchtvaartmaatschappij het zal configureren.
“Dit geeft ze gewoon een heel nieuw palet waarmee ze het kunnen indelen. Ik denk dat het geweldig zal zijn om te zien wat hun interpretatie van deze veel bredere ruimte zal zijn.
JetZero hoopt zijn vliegtuig in 2030 in gebruik te hebben.
Revolutionair potentieel
O’Leary zegt dat qua omvang de Boeing 767 het dichtst in de buurt komt – een tweemotorig widebody-vliegtuig dat in de jaren tachtig werd geïntroduceerd en doorgaans ongeveer 210 passagiers vervoerde. Het wordt nog steeds geproduceerd als vrachtvliegtuig, maar werd vervangen door de Boeing 787 als passagiersvliegtuig. Het heeft ook een moderne militaire variant, de KC-46, die de Amerikaanse luchtmacht gebruikt voor bijtanken in de lucht.
Op dezelfde manier wil JetZero tegelijkertijd drie varianten ontwikkelen: een passagiersvliegtuig, een vrachtvliegtuig en een brandstoftanker. De gemengde vleugelvorm leent zich zo goed voor de laatste die de Amerikaanse luchtmacht heeftheeft JetZero zojuist $ 235 miljoen toegekendom een volledige demonstrator te ontwikkelen en de prestaties van het blended wing-concept te valideren. De eerste vlucht wordt verwacht in 2027, wat betekent dat de militaire versie van het vliegtuig het voortouw zal nemen en wellicht de ontwikkeling van commerciële modellen zal ondersteunen.
Het is echter een enorme opgave om een geheel nieuw vliegtuig helemaal opnieuw te bouwen, en de doelstellingen van JetZero klinken ambitieus, aangezien het volledige certificeringsproces voor zelfs een variant van een bestaand vliegtuig jaren kan duren. Eén voordeel dat JetZero op dit gebied heeft, is dat het vliegtuig in eerste instantie motoren zal lenen van de huidige narrowbody-vliegtuigen, zoals de Boeing 737 – hoewel het plan is om uiteindelijk over te gaan op volledig emissievrije voortstuwing op waterstof, waarvoor nieuwe motoren nodig zijn die dat niet doen. nog niet ontwikkeld.
JetZero heeft nog geen bestellingen voor zijn vliegtuig, maar O'Leary zegt dat luchtvaartmaatschappijen geïnteresseerd zijn. “We praten al met alle grote luchtvaartmaatschappijen wereldwijd, omdat ze enthousiast zijn over de efficiëntiewinsten.”
Het valt nog te bezien of een vermindering van het brandstofverbruik met 50% daadwerkelijk mogelijk is. BeideNASAEnLuchtbusnoemde een bescheidener 20% voor hun ontwerpen, terwijl de Amerikaanse luchtmacht zegt dat een vliegtuig met gemengde vleugels “de aerodynamische efficiëntie zou kunnen verbeteren doorminimaal 30%over de huidige tankers en mobiliteitsvliegtuigen van de luchtmacht.”
“Het is belangrijk op te merken dat hoewel een gemengd vleugellichaam de luchtweerstand kan verminderen en de brandstofefficiëntie kan verhogen, de werkelijke voordelen afhangen van het specifieke ontwerp, de configuratie en de operationele omstandigheden”, zegt Bailey Miles, een luchtvaartanalist bij adviesbureau AviationValues.
“Uitgebreide aerodynamische tests en optimalisaties zijn essentieel om het potentieel voor luchtweerstandsvermindering van dit innovatieve vliegtuigontwerp volledig te realiseren. Zonder de nodige tests zou het moeilijk zijn om een specifiek percentage brandstofreductie te bepalen”, voegt hij eraan toe.
Volgens Miles, het gemengde vleugelontwerp is een ‘revolutionair’ idee dat potentieel heeft, maar het brengt een aantal hindernissen met zich mee, met name een grotere aerodynamische complexiteit die ontwerp en testen lastig kan maken, een reeks uitdagingen op het gebied van regelgeving en certificering, en een vorm die mogelijk niet geschikt zijn voor de bestaande luchthaveninfrastructuur.
“Het vliegtuig met gemengde vleugels is veelbelovend als gamechanger in de luchtvaartindustrie en biedt het potentieel voor verbeterde brandstofefficiëntie, verbeterd laadvermogen en innovatieve controlesystemen. Het aanpakken van de aerodynamische complexiteiten, het waarborgen van structurele integriteit, het omzeilen van hindernissen in de regelgeving en het aanpassen van de luchthaveninfrastructuur zijn echter enorme uitdagingen die moeten worden overwonnen voordat dit werkelijkheid wordt”, zegt hij, eraan toevoegend dat onder meer deze uitdagingen JetZero’s doelstelling van 2030 vormen. voor ingebruikname ‘ondenkbaar’.
Volgens Richard Aboulafia, een luchtvaartanalist bij adviesbureau Aerodynamic Advisory, is het idee van een gemengd vleugellichaam al jaren behoorlijk aantrekkelijk, ook al kunnen niet alle beweringen van JetZero worden geverifieerd, en klinkt het alsof ze een aantal zeer interessante dingen hebben gedaan. onderzoek. Mijn collega’s en ik beschouwen het als veelbelovend.”
Hij is bezorgd dat het bedrijf momenteel vooral een ‘ontwerpwinkel’ is, maar hij gelooft dat het project met de hulp van aannemers van de grond kan komen. “Er is zeker ruimte voor iemand die daadwerkelijk waarde wil toevoegen in deze branche”, zegt hij.