Flykonstruktører skal se ind i fremtiden

Fremtidens passagerfly gik på vingerne i 1969. Det var overlydsflyet Concorde, som med to gange lydens hastighed skulle revolutionere luftfarten med lynhurtig rutetrafik mellem kontinenterne.

Imidlertid skød Concorden forbi sit mål. Den var ganske vist et ingeniørmæssigt pragtstykke, grænsen til det teknisk mulige blev flyttet, men den støjede så vildt og brugte så meget brændstof, at det var uacceptabelt selv dengang - længe før energikriser, miljøproblemer og kendskabet til den globale opvarmning, som truer verden nu.

Pointen er, at krystalkuglen er et af flydesignerens vigtigste værktøjer. Ifølge en af flyhistoriens eksperter, den nu afdøde aerodynamiker og flyteoretiker professor Richard Shevell fra Stanford University, har historien vist, at selv fantastiske fly taber i konkurrence, hvis timingen er forkert.

Flymarkedet er svært at begå sig i. Det tager mange år at udvikle et nyt fly, og imens skifter konjunkturer og politiske tendenser.

Nutidens krystalkugler siger, at fremtidens passagerfly skal forurene væsentligt mindre. Udenrigsministeriet skriver for eksempel på nettet, at en flypassager i dag udleder 1,9 ton CO2 på en tur til Thailand, og om få år vil det være uacceptabelt.

Flyselskaberne ved det, og SAS' strategi byder, at selskabets udledning af drivhusgasser skal væk inden 2050. Det kræver nye fly, som imidlertid også skal være billige i drift.

»Jeg er overbevist om, at billetpriserne ikke kan fortsætte med at falde. Før eller siden kommer der afgifter på brændstoffet, som det er tilfældet for biler og tog. CO2-forurening i stor højde har dobbelt så stor effekt på klimaet som en tilsvarende forurening ved jorden,« siger lektor Claus Lassen, Institut for Planlægning, Aalborg Universitet, som forsker i flytrafik og de samfundsmekanismer, der skaber og ændrer den.

Billige fly i høj kurs

Flyindustrien prøver naturligvis at ramme den kurs, som tendenserne peger på. Globaliseringen vil betyde mere flytrafik, og det har ført til fly som Airbus 380, verdens største, med plads til 555 passagerer.

Men andre tendenser kræver, at driftsomkostningerne skal ned. Det giver nu efterspørgsel på fly som Airbus 350 XWB og Boeing 787 Dreamliner, altså mellemstore passagerfly konstrueret med lette kompositmaterialer. Begge fly har lavere vægt pr. passager og mindre brændstofforbrug pr. passager-kilometer.

Nye flymotorer udformes, så de støjer mindre. Det sker bl.a. ved at ændre på motoråbninger, og mere kan opnås ved at anbringe en motor sådan, at reststøjen reflekteres opad. En del støj kan også fjernes ved at undgå flerdelte flaps.

Nogle flymotorers energieffektivitet er blevet øget med det såkaldte gearede turbofan-princip, som i øvrigt også støjer mindre. Princippet går ud på at sænke omdrejningstallet på kompressor/blæser med et planetgear. Fidusen er, at lufthastigheden kan optimeres bedre gennem motoren. Traditionelle jetmotorer har kompressor og turbine på en fælles aksel.

Flyvekomforten skal op

Men det er stadig passagererne, der vælger ruter og dermed flytyper med deres pengepung. Og det handler ikke kun om at spare penge og tid.

»Lufthavnene i Thisted og Stauning måtte lukke, fordi de små fly, der fløj derfra, ikke var så komfortable. Passagererne ville hellere køre et stykke vej for at flyve med et større fly. Ruten Thisted-København var berygtet for, at man fik ondt i hovedet, fordi der ikke var trykkabine,« fortæller Claus Lassen.

Han forskning viser tydeligt, at komfort er en afgørende konkurrenceparameter, navnlig for business-segmentet, der rejser meget, og som kigger mindre på prisen end turisterne.

»Undersøgelser viser, at folk generelt opfatter flyveture som hæslige oplevelser. Ikke alene skal de vandre langt i lufthavnene, på de lange ture skal de også sidde i mange timer på begrænset plads.

Da Airbus viste sin nye model 380 frem, var det med indkøbsarkade og fitness-centre. Men hvis man spørger folk, vil de hellere have mulighed for at ligge ned, så de kan være udhvilede, når de kommer frem. Det er også bekræftet af en undersøgelse, som The Economist har udført,« siger Aalborg-forskeren.

Spørgsmålet er altså, om producenterne skal lægge mest vægt på myndighedernes, luftfartsselskabernes eller passagerernes værdier, når de fremtidige flydesign skal materialiseres.

Da Nasa i sommeren 2010 færdiggjorde 18 måneders brainstorming-studie sammen med MIT, General Electric, Northrop Grumman og Boeing, førte det til en vifte af nye konceptfly, der gjorde brug af de seneste teknologiske landvindinger samt et par teknologier, som forventes at blive brugbare -eksempelvis legeringer med formhukommelse, kompositter med fibre og keramik, kulstofnanorør, fiberoptik, selvreparerende overflader, elektriske hybrid-løsninger, bevægelige vinger og meget andet.

Tendens mod mellemstore fly

Målet var et rutefly anno 2030, og de skal i realiteten snart på tegnebordet, hvis flyene skal nå at blive færdige til den tid.

Blandt designkravene var, at disse fly skulle skære 71 decibel af støjen, 75 procent af NOx-forureningen og 70 procent af brændstofforbruget. Det lykkedes dog ikke for nogen af designholdene at imødekomme alle krav på én gang. De måtte prioritere.

Tendensen pegede især mod mellemstore flytyper med op til 180 sæder, beregnet til korte og mere direkte ruter. Dertil kom en sænkning af hastigheden til cirka Mach 0,7 - men i større flyvehøjde end nu for at spare brændstof.

Alle designere forventede, at deres fly ville komme til at flyve tættere på hinanden, takket være nye, automatiserede rutebeslutninger, der vil kunne øge trafiktætheden.

Det mest konservativt udseende fremtidsfly kom fra Northrop Grumman med betegnelsen Select (Silent Efficient Low Emissions Commercial Transport). Men trods en ydre lighed med nutidens fly skal det kunne starte og lande på meget korte baner og være meget lydsvagt. Det taler for ruter mellem storbyer.

Og hvor nutidens fly generelt består af en aluminiums-cigar med en vinge på tværs, så foreslog MIT's designere en konstruktion med dobbeltcigar. Altså en bredere kabine med plads til flere sæder.

Boeings forslag, Sugar (Subsonic Ultra Green Aircraft Research), rummede en hybrid-motor med både jet- og el-fremdrift. Her var det tanken at bruge en modificeret turbofan-motor, hvor turbofanen er elektrisk. Dermed kan sådan et fly helt eller delvist bruge elektrisk energi fra batterier under start og landing, når flyet er tæt på beboede områder.

Dokumentation

Se flere fremtidsfly hos Nasa