Hamarosan jönnek az elektromos repülőgépek?

A Solar Impulse 2 2014. április 9-én, valamint az Onera április 7-én mutatta be a 100%-ban elektromos repülőgépek terveit, amelyek több évtizedig nem voltak elképzelhetőek…

A holnap egy svájci légibázison először bemutatásra kerülő repülőgépnek kevés köze van az általunk ismertekhez. Míg a Solar Impulse 2 szárnyfesztávolsága megközelíti egy Airbus A380-asét (72 méter), súlya (2,4 tonna) alig több, mint egy 4×4-esé. Mindezek mellett egyszerre csak egy embert szállít majd, egy igazán rendkívüli kihívásra: az első világkörüli repülésre – leszállásokkal – egy teljesen elektromos, napenergiával hajtott repülőgéppel.

2010-ben a Solar Impulse első prototípusa már 26 órán át repült egyhuzamban. A Bertrand Piccard és André Borschberg, az őrült projekt ötletgazdái által tervezett új változat az időjárási viszonyoktól függően öt-hat napig képes lesz a levegőben maradni. A nagyobb Solar Impulse 2 erősebb is – elődje nem tudott átrepülni a felhőkön, mert elektromos áramkörei nem voltak eléggé vízzáróak ahhoz, hogy korlátozzák a súlyát – és kényelmesebb is, még ha a javulás relatív is: a kabin nem nyomás alatt van, és egyszerre csak egy pilóta szállhat fel rá.

Számos ipari partner (Solvay, Altran, SunPower, Bayer stb.) és tudós (EPFL) jóvoltából a repülőgép az anyagok, az akkumulátorok és a napelemek hatékonysága terén a legújabb innovációkat használja ki. Ultrakönnyű szénszálas szerkezete azonban inkább emlékeztet a Wright fivérekre vagy a Santos-Dumontra, mint a modern repülőgépekre. a Solar Impulse mindannak a szimbóluma, amit a modern technológiával a végletekig ki lehet hozni” – mondja Bertand Piccard. Azt is megmutatja, hogy az energiával kapcsolatos kihívásainkat – legalábbis részben – a technológiai fejlődéssel tudjuk megoldani

Ma a gyártók elsősorban a „több” elektromos repülőgépre fogadnak, amely például képes a földön gurulni a hajtóművek használata nélkül. De mi a helyzet az igazi elektromos meghajtású repülőgépekkel? Mérnöki fantázia, technológiai demonstrátor vagy a jövő valódi koncepciója? Tegnap este a CEA Tech közreműködésével a Repülés- és Űrkutatási Központ kutatócsoportja az Aéro-Club de France-ban mintegy száz, kézzel kiválasztott iparosnak mutatta be válaszát. Az előretekintő gyakorlatuk eredménye egy valódi repülőgép, bár még csak papíron, de egy napon akár repülhet is.

„A következtetésünk az, hogy az elektromos meghajtású repülőgép technikailag megvalósítható és elméletileg lehetséges a kereskedelmi célú közlekedés számára két ésatrévtized között, a tervezett küldetésektől függően” – foglalja össze Antoine Guigon, az Onera Aerospace Foresight részlegének igazgatója. „Ez egy fontos célkitűzés, mert bár a repülés környezeti lábnyoma meglehetősen kicsi az autóéhoz képest, mégis jelentős hatással van az emberekre, különösen a zaj miatt” – ismeri el Pierre Duval, az est szervezője az Aéro-club de France részéről és a Fédération aéronautique internationale környezetvédelmi bizottságának elnöke.

Ha a határidő olyan távolinak tűnik, az azért van, mert a probléma összetett. A repülés továbbra is a paraffintól függ, mert az olaj koncentrált energiaforma, rugalmas és könnyen felhasználható. „Jelenlegi tudásunk szerint az elektromos meghajtás még évtizedekig nem lesz képes elérni a jelenlegi meghajtáshoz hasonlóan nagy teljesítményt. Áttörő koncepciókkal és technológiákkal kell előállnunk” – magyarázza Antoine Guigon. Nincs értelme megpróbálni „villamosítani” egy meglévő repülőgépet: a nulláról kell kezdenünk.

PROPELLEREK A SZÁRNYON

Ezt tették az Onera kutatói, óvatosan. Míg ők egy olyan repülőgépről álmodnak, amely képes 100 utast több ezer kilométeren át szállítani, addig a személyes üzleti repülőgépet, amely kevesebb mint két óra alatt 600 kilométeren át képes szállítani aatre személyt, szerényebben kezelik. Az általános megjelenés ismerősnek tűnik, de a valóságban minden megváltozik: a forma, a meghajtás, az energia, az aerodinamika… Az elektromosság áttörést jelent. Először is, ellentétben a mai hajtóművekkel, amelyek hatékonysága a mérettel együtt javul, elektromos rokonaik kicsik, de hatékonyak lehetnek. Elmúltak a hatalmas, nehézkes, az aerodinamikát hátrányosan érintő motorok. A kis, áramvonalas légcsavarok a szárny hátsó részén helyezkednek el. Mint egy ventilátor, minden egyes légcsavar elnyeli a levegőt, majd hátrafelé kilöki azt, hogy tolóerőt termeljen.

Már csak az energiaellátás van hátra. Lehetetlen, hogy a Solar Impulse és annak fotovoltaikus paneljei ihletet merítsenek, amelyek teljesítménye még mindig túl alacsony egy több utast szállító repülőgéphez. Az Onera projektben az áramot akkumulátorok szolgáltatnák, de mindenekelőtt egy üzemanyagcella állítaná elő a fedélzeten. A problémát az jelenti, hogy több kilogramm hidrogént kell tárolni nagy nyomáson vagy folyékony formában, amihez nagyon alacsony hőmérsékletre van szükség. Antoine Guigon tehát elképzelhetőnek tartja a hibrid meghajtás köztes szakaszát, ahol a villamos energiát a belsőégésű motorok energiájából állítják elő: „Például egy turbómotor hajtana meg egy villanymotort. De azt a repülőgép-koncepciót, amely a legjobban kihasználná az égéstermék és az elektromos energia kombinációját, még meg kell határozni

A kutatók további leküzdendő akadályokat is azonosítottak, különösen a fedélzeti elektronika ellenállását a repülőgép által maga is keltett elektromágneses mezőkkel szemben. A repülőgépnek emellett korszerű navigációs rendszerekre is szüksége lesz. „A személyi repülőgép feltételezi, hogy kellően automatizált legyen ahhoz, hogy bármely pilóta számára elérhető legyen, és ezért navigációs segédeszközzel könnyen integrálható legyen a légiforgalomba” – magyarázza Claude Le Tallec, az Onera általános repülés, UAV és automatizált rendszerek projektjének vezetője. Mindezek a korlátok multidiszciplináris megközelítést igényelnek. „Ezek olyan megközelítések, amelyek már most is érvényesek bármely repülőgép tervezése során, de a koncepciók és a zavaró technológiák felhalmozódása miatt még inkább szükség lesz rájuk” – mondja Antoine Guigon, aki hangsúlyozza, hogy már most erőfeszítéseket kell tenni a jövő megoldásainak elképzelése érdekében. „A holnap ipara meztelen lesz, ha nem kezd el már most gondolkodni a jövő repülőgépeiről. Áttörő megoldásokban kell gondolkodnunk, különben más országok vagy kontinensek fogják ezt helyettünk megtenni

Forrás : Benoit Georges újságíró Les Echos