Jagt på lavere brændstofforbrug: Boeing bygger passagerfly med kæmpevinger

Plus1. februar kl. 14:4938
Jagt på lavere brændstofforbrug: Boeing bygger passagerfly med kæmpevinger
Sådan vil Boeings passager fly med 'Transonic Truss-Braced Wing' se ud, når prototypen er klar. Illustration: Boeing.
Lange, tynde vinger skal skære 30 procent af brændstofforbruget.
Artiklen er ældre end 30 dage

Ingeniører fra Boeing og Nasa har længe leget med tanken om et passagerfly med lange og super tynde vinger, der kan reducere brændstofforbruget.

Siden 2010 har Nasa testet passagerfly med de såkaldte ‘truss-braced wings’ på modelskala i deres avancerede vindtunneler.

Nu er Boeing klar til at producere den første fuldskala prototype med et ‘transonic truss-braced wing’-koncept.

close
Gratis adgang i 30 dage
Tegn et gratis prøveabonnement og få adgang til alt PLUS-indhold på Version2 og Ingeniøren, helt uden binding eller betalingsoplysninger.

Alternativt kan du købe et abonnement.
remove_circle
remove_circle
Har du allerede et PLUS-abonnement eller klip?
Tak !
Vi har sendt en kvitteringsmail til .
Du bliver viderestillet til artiklen om få sekunder.
Dit medlemskab giver adgang
Som medlem af IDA har du gratis adgang til PLUS-indhold, som en del af dit medlemskab. Fortsæt med MitIDA for at aktivere din adgang til indholdet.
Oplever du problemer med login, så skriv til os på websupport@ing.dk
Abonnementsfordele
vpn_key
Fuld adgang til Version2 og Ingeniøren
Fuld digital adgang til PLUS-indhold på Version2 og Ingeniøren, tilgængeligt på din computer, tablet og mobil.
drafts
Kuraterede nyhedsbreve
Det seneste nye fra branchen, leveret til din indbakke.
Adgang til andre medier
Hver måned får du 6 klip, som kan bruges til permanent at låse op for indhold på vores andre medier.
thumb_up
Adgang til debatten
Deltag i debatten med andre kloge læsere.
38 kommentarer.  Hop til debatten
Debatten
Log ind eller opret en bruger for at deltage i debatten.
settingsDebatindstillinger
38
21. februar kl. 22:02

En Youtube video med titlen: "Box Wing Aircraft" er produceret af TU Delft Online Learning. Kan findes på: https://www.youtube.com/watch?v=bSXG52R7-hQI videoen begrundes hvilke fordele denne vingekonfiguration har i forhold til Airbus 320 og Boing 737. Fordelene er en markant større transportkapacitet med samme vingefang. Herudover et reduceret brændstofforbrug pr personkilometer. Det undrer mig at det traditionelle flydeisgn har været uændret i de seneste 70 år. Bortset fra en generel opskalering størrelsesmæssigt. Tiden må være kommet, hvor nye designprincipper skal udfordre det gamle fly-design.

37
11. februar kl. 10:13

Når man nu er i gang med at ændre på vinge, kunne man så ikke vinde yderligere lidt ved at gå canard-vejen?

Problemet (et af problemerne) med canard konfigurationen er, at din canard skal være designet til at stalle før hovedvingen, ellers bliver dit fly en flyvende dødsfælde. Resultatet bliver suboptimale valg af vingeprofiler, med alt hvad det medfører af nedsat effektivitet.

Nuværende flydesign er ret optimalt. Folk der tror man kan vinde 30-40 % ekstra effektivitet ved at tweake på aerodynamikken lever i drømmeland.

36
10. februar kl. 19:57

Men det er givet at vingedesignet kan optimeres på nye flygenerationer.

Der er nok ikke så meget at hente her. I forvejen har firmaer som Alexander Schleicher og Schempp-Hirth gjort det i over 40 år, næsten uden hensyn til økonomien i den specifikke løsning. Når man konstruerer et fly, der skal vinde VM i svæveflyvning så er den kommende ejer ofte villig til at betale rigtigt meget for at få den bedste løsning. Enhver optimering er med til at give et bedre glidetal, og dermed forøgede vinderchancer.

33
9. februar kl. 23:21

Man kan næsten undre sig over, at Airbus ikke straks har implementeret konceptet fra dette EU-projekt, som de selv var med i..? (først på listen over partnere i denne rapport)

Det er 20 år siden denne rapporten og mye har skjedd siden da og mye vil skje innen 2030. Det viktigste i denne sammenhengen vil være at hydrogen i 2030 ikke vil være dyrere enn jetfuel per kWh. Videre har en problemet med at hydrogen krever svært store tanker, fire ganger mer volum enn jetfuel. Ved at fly i 2030 vil bruke mindre enn halvparten så mye drivstoff (mer effektive motorer som UltraFan og kjempevinger etc) i 2030 i forhold til rundt år 2000, vil også problemet med et stort tankvolum bli mye mindre. Men allerede i år 2000 med den tids teknologi foreslo Airbus (dominerende partner i prosjektet og med prosjektledelse) å bygge langdistansefly med rekkevidde opp til 14.000 km og 400 passasjerer, så din påstand om at langdistansefly er mulig, men antall passasjerer vil være null, er vanskelig å forstå!

Om en tenker seg et nytt fly tilsvarende Airbus 350-1000 med dagens passasjerantall (370 passasjerer, rekkevidde 16.100 km, jetfuel 159 m3), så ville et hydrogenfly med tanker foran og bak passasjerkabinen og under "taket" og halve drivstofforbruket, måtte forlenges med ca 10 meter. Vekten av hydrogenet vil være ca 23,9 tonn, tankene ca 8,4 tonn (35% av hydrogenets vekt), til sammen 32,3 tonn mot dagens 125 tonn for jetfuel. Tomvekt for flyet vil være ca 17 tonn høyere mens maks avgangsvekt vil være 92,7 tonn lavere (319 tonn mot 226 tonn). Lengre flyskrog vil øke forbruket, men mye lavere maksvekt vil senke forbruket enda mer. Turbofanmotorene vil også ha ca 3% høyere virkningsgrad med hydrogen enn med jetfuel.

31
7. februar kl. 11:09

Der er mange måder man kan påvirke flutteregenskaberne i en vinge på. Som nævnt er længde en meget vigtig egenskab, men der er også meget andet i værktøjskassen, blandt andet stivhed (materiale og konstruktion), massefordeling og aerodynamiks sensitivitet med henhold til især indfaldsvinkel. Der kan også arbejdes med bøjnings-vridningskopling og aktive kontrolmekanismer og sikkert også flere ting jeg har overset. Det er noget fantasiløst at sige at længde og tværsnit er det eneste man kan arbejde med.

30
7. februar kl. 02:04

For utredning, søk Cryoplane, rapport fra ca 2003.</p>
<p>

Man kan næsten undre sig over, at Airbus ikke straks har implementeret konceptet fra dette EU-projekt, som de selv var med i..? (først på listen over partnere i denne rapport)

Sidste indlæg skrev jeg på mobil, så her er link til Airbus hjemmeside om hydrogenfly

Her ses det, at der er vinduer til bagkanten af vingen, og på andre illustrationer vises, at LH2 tanken fylder hele resten af flykroppen derefter. I tabellen længere nede på siden vises data: <200 pax, 2000 nm, dvs. <4000 km. Altså, intra-Europa.

Det er vanskeligt at snyde fysikken, og jeg er bange for at incremental efficiency gains ikke er nok til at hydrogen nogensinde kommer til at drive fly over Stillehavet.

Kulstof til syntetisk brændstof kan være klimaneutralt, således at det ikke fører til yderligere CO2 i atmosfæren, men blot virker som effektiv hydrogen carrier.

29
7. februar kl. 00:33

Når man valgte dobbeltdekkere til å begynne med, så var nok fordi at motorene hadde liten effekt

Det er ganske rigtigt. Men det betyder ikke at fly med 2 bæreplaner er "Gammeldags". Der er masser af moderne jagerfly som har 2 vinger i form af et canard design. Dette er grundigt beskrevet i Wikipedia. Men som alternativ til Boeings nye designkoncept vil jeg hellere pege på Tandem-wing aircraft. Dette design er ikke kun på forsøgsstadiet. Der er bygget en del fly som produceres efter dette vinge lay-out. Personligt tror jeg mere på en fremtid for Tandem-wing end på Boeings forslag. Boeing har brugt mere tid på at researche dette emne end jeg har. Men det er ikke ensbetydende med at Boeing har fundet den bedste løsning for fremtidens vinge lay-out. Boeing har tidligere vist at de har evnet at vælge de forkerte løsninger. Læs mere om Boeing 737 Max på Wikipedia.

28
6. februar kl. 23:36

Hvordan vil en todækker være dårligere end en enkelt vinge?</p>
<p>Hvor langt skal vingerne være fra hinanden for ikke at mindske effektiviteten, eller kunne den blive større med to vinger?

Man ville nok foretrekke en vinge på grunn av at det er billigere og mindre komplisert. Styring av dobbeltdekker i høye hastigheter er kanskje heller ikke så enkelt. Her har man valgt en løsning med ca 1,2 vinge!

Når man valgte dobbeltdekkere til å begynne med, så var nok fordi at motorene hadde liten effekt og dermed liten hastighet på flyet. Liten hastighet krever stort vingeareal og det var lettere å realisere med to i stedet for en vinge.

27
6. februar kl. 23:05

Hvordan vil en todækker være dårligere end en enkelt vinge?

Hvor langt skal vingerne være fra hinanden for ikke at mindske effektiviteten, eller kunne den blive større med to vinger?

26
6. februar kl. 21:31

Ifølge Jevons paradoks, kan man forvente at eventuelle besparelser vil sænke priserne i en grad så brændstofforbruget øges.

25
4. februar kl. 14:39

En fleksible vinge som udviser flutter kan man designe sig ud af.

Ja det kan man. Det gør man ved af give vingen et større tværsnit og ved at forkorte den. Men det er jo netop det design som man nu vil fravælge. Flutter var også et problem da man byggede 747. Det problem blev løst ved at ændre på vingens indfaldsvinkel. Formentlig på bekostning af den aerodynamiske virkningsgred. Men det er givet at vingedesignet kan optimeres på nye flygenerationer. Der er mange modelflyvere som eksperimenterer med alternative design. Det er også økonomisk overkommeligt i skala 1:40

24
4. februar kl. 13:42

#Rune Jeg er både enig og uenig. Det er helt rigtigt, at det er vigtigt at mennesker mødes. Helt tilbage fra oldtiden har mennesker rejst, handlet og mødt hinanden så frugtbar ny kultur er opstået.

Jeg har svært ved at se at vi kan udvikle en transportform der ikke sviner, med mindre mennesket selv er "motor".

23
4. februar kl. 13:37

Der er flere som har foreslået 2 bæreplaner, hvor de 2 bæreplaner er sammenbyggede nær vingetippen og hvor de 2 vinger danner et parallelogram set ovenfra. Måske ikke så optimalt mht. virkningsgrad.

Netop derfor er det aktuelle projekt et kompromis, hvor man har en enkelt fri ydervinge, som er den aerodynamisk mest effektive.

Men et fly med et betydelig minder vingespænd, har flere fordele. En tynd vinge er meget fleksibel. Det bliver problematisk mht. udmattelsesbrud.

Problemet med den fleksible vinge er flutter

https://www.youtube.com/watch?v=qhJ1tVTtfPw

Men det er noget man har rimeligt godt styr på, så det kan man designe sig ud af.

Det samme gælde udmattelse, der er komposit i øvrigt en stor fordel frem for aluminium.

M.h.t infrastruktur skal man altid huske, at en hangar koster kun en brøkdel af det der står i den. De to nye lufthavne i Nuuk og Illulisat koster nok omkring 4 mia. DKK til sammen. Air Greenlands nye A330-800 koster omkring 1,7 mia. DKK for et fly.

22
4. februar kl. 00:01

Der er altid nogle alternative muligheder. Der er flere som har foreslået 2 bæreplaner, hvor de 2 bæreplaner er sammenbyggede nær vingetippen og hvor de 2 vinger danner et parallelogram set ovenfra. Måske ikke så optimalt mht. virkningsgrad. Men et fly med et betydelig minder vingespænd, har flere fordele. En tynd vinge er meget fleksibel. Det bliver problematisk mht. udmattelsesbrud.

21
3. februar kl. 20:27

Når man nu er i gang med at ændre på vinge, kunne man så ikke vinde yderligere lidt ved at gå canard-vejen?

20
3. februar kl. 19:40

Målet skal da ikke være at flyve mindre.

Vi skal hellere flyve på en måde der sviner mindre og med tiden slet ikke sviner.

Tænk på alt det gode der kommer ud af at vi kan besøge hinanden. Vi skal selvfølgelig også udvikle løsninger hvor vi ikke behøver at rejse, det er i mange tilfælde meget smartere, men man må ikke undervurdere vigtigheden af mødet mellem mennesker.

18
2. februar kl. 09:50

En oplagt måde at spare brændstof er ved at reducere hastigheden.

Nej, ikke for rutefly !

Hvis rutefly reducerer hastigheden, må de flyve laverer, dermed øges luftmodstanden. Optimal flyvning for et rutefly er så højt som muligt, og det betyder i praksis så hurtigt som muligt.

Langdistancefly øger flyvehøjden efterhånden som de bruger brændstof (reducerer vægten).

17
2. februar kl. 09:28

Svar til #16 Jeg har hørt det i mange forbindelser, at vi løser co2 problemer ved at bruge mindre. Det er bare ikke en teknisk god løsning og hvis man eksekverede det, ville spørgsmålet hurtig blive om reduktionen skulle være social. Skulle hver borger feks tildeles en bestemt mængde energi, som han/hun så efterfølgende kunne bruge til flyveture, bilture, opvarmning af bolig mm. Det ville være retfærdigt, men samtidig en kraftig omlægning af samfundet som ville blive vanskelig. En mere kommerciel måde ville være at fortsætte som i dag men med meget forøgede energipriser det ville så sænke levestandarden til feks 1950erne eller starten af 1900 tallet hvis vi rigtig skulle spare. Det ville blive ligeså vanskeligt

16
2. februar kl. 08:25

luftstømmen kan komme op på overlyshastighe

😆😆 Warpspeed > 1.0 😆😆

Sorry, ved hvad du mener....

En oplagt måde at spare brændstof er ved at reducere hastigheden. Det ser man allerede med elfly som f.eks "alice".

Spgsm er hvor meget man kan reducere hastigheden før flyvning bliver en dårlig ide.

Helt apropos.... vi skal vel bare til at flyve mindre, længere er den vel ikke. Hvis vi kunne få gang i et ordentligt transeuropæisk højhastighedsnetværk kunne vi gøre flyvning (næsten) overflødig på Europæiske destinationer. Dyrt? Ja? Men moden teknologi der har været inden for teknologisk rækkevidde siden 70'erne.

15
2. februar kl. 07:29

Men hvor kommer det trans-soniske ind? Hele fly konstruktionen ligner noget, der bestemt ikke er overlydshastighed.

Rutefly flyver typisk i området mach 0,8-0,9, det medføre at der er luftstømmen kan komme op på overlyshastighed enkelte steder over vinge og ror. Derfor betegnelse transsonisk.

For at mindske luftmodstanden flyver man så højt som muligt, derfor kommer man op omkring mach 0,85.

Når man bygger et højvinget fly, så er det en fordel med T-hale, så højderoret kommer fri af slipstrømmen fra vingen. Jetfly har generelt en stor halefinde, af hesyn til længdestabilitet.

14
2. februar kl. 00:30

Fordi tanken fylder halvdelen af kabinen, som derfor kun kan medtage halvt så mange passagerer på samme rejse. Og det er vel at mærke baseret på Airbus renderinger af fly med 3000 km rækkevidde. Jeg kan blive i tvivl om der overhovedet er plads til overs til passagerer på rejser >8000 km.

Allerede i 2003 når prosjektet Cryoplane med omfattede utredning av hydrogenfly var ferdig, hadde en tegnet opp både mellom og langdistanse hydrogenfly. En hadde da tankene i toppen av skroget (utvidet skrog) og tanker som fylte hele halepartiet (der det ikke er seter i dag) og en tank mellom cockpit og kabin. Med et mer effektivt fly og mere effektive motorer vil en behøve bare det doble av tankvolumet av dagens fly. Så jeg ser for meg et høyere skrog med noe større volum og uten reduksjon av antall passasjerer og ikke noe særlig mer energikrevende enn om flyet gikk på jetfuel.

For langdistansefly opp til 14.000 km, regnet en med et merforbruk (energi) på ca 9%. Med halvert behov for tankvolum, burde dette tallet bli en del lavere.

For utredning, søk Cryoplane, rapport fra ca 2003.

13
1. februar kl. 23:32

Når man ser på nettet, er der referencer til den franske virksomhed Hurel-Dubois der lavede fly med den slags vinger i 1950'erne.

12
1. februar kl. 23:13

Vingerne skal være bredere og længere

Vingerne skal ikke være bredere, tvært imod. De skal være længere og smallere. Der står direkte i originalartiklen

higher aspect ratio

der er forholdet mellem længde og bredde.

11
1. februar kl. 23:01

Hvis landingsstellet sidder inde i flykroppen

Hvis du ser på ATR-72 som bl.a. bruges til dansk indenrigsflyvning og Lockhed C-130 Hercules som Flyvevåbnet har så har de begge landingstellet monteret inde på kroppen. Det er ikke et problem.

10
1. februar kl. 22:54

Fordi tanken fylder halvdelen af kabinen, som derfor kun kan medtage halvt så mange passagerer på samme rejse. Og det er vel at mærke baseret på Airbus renderinger af fly med 3000 km rækkevidde. Jeg kan blive i tvivl om der overhovedet er plads til overs til passagerer på rejser >8000 km.

9
1. februar kl. 20:09

På lange ruter er det mere effektivt at konvertere hydrogen til kulbrinter. Effektiviteten pr passager bliver højere. Der skal bruges mindre hydrogen.

Noe av poenget med å bruke hydrogen til fly er å få bort CO2-utslipp. Med e-fuel (kullbrinter) er vi tilbake til der vi er i dag, altså utslipp av CO2 og klimaeffekt av eksosgassene (CO 2 x 2). Effektiviteten per passasjer blir knapt lavere i et hydrogenfly. Hvorfor skulle den det? En turbofanmotor som går på hydrogen har ca 3% høyere effektivitet enn jetfuel. Maksvekten på hydrogenflyet blie en del lavere og vingene kan være mer effektive når de ikke må fylles med drivstoff. Ulempen er en noe større flykropp og dermed mer motstand.

7
1. februar kl. 18:37

På lange ruter er det mere effektivt at konvertere hydrogen til kulbrinter. Effektiviteten pr passager bliver højere. Der skal bruges mindre hydrogen.

På kortere ruter kan man bedre flyve langsommere og bruge unducted fans, hvilke også har fordele med brint og fuel cells, da de muligvis kan spare en gearkasse.

Intra-USA og intra-EU udgør en stor del af brændstofforbruget, og det er det rigtige sted at starte.

6
1. februar kl. 17:44

Hvad med landingsstellet? Det plejer at sidde inderst på vingen. Der bliver der ikke plads til det i vingen i denne konstruktion. Hvis landingsstellet sidder inde i flykroppen så bliver den mindre stabil under landing.

5
1. februar kl. 17:12

Fint med de mange projekter der sigter mod at mindske CO2 udledningen fra fly - men det er jo nok mest effektivt at mindske antal km der flyves. Så man bør tænke sig om inden man køber en flyvebillet !. Det ville hjælpe gevaldigt om prisen på flyvebilletten ikke bare reflekterer de direkte omkostninger ved flyveturen - men også de inddirekte omkostninger som samfundet påføres.

3
1. februar kl. 16:13

Jeg har alltid hatt tro på at dobbeldekkere ikke er så dumt som en vil ha det til. Så hyggelig at Boeing er tilbake til gamle løsninger!

Fra spøk til alvor. Gitt et slik fly med 30% nedsatt drivstofforbruk og i tillegg med nye R-R ultrafanmotorer som kommer om ca fem år med 25% reduksjon i forbruk, så åpner dette for langdistanse hydrogenfly der volumet på tankene (fire ganger større enn for jetfuel) er en utfordring. Et fly som her er nevnt med nye motorer vil minske størrelsen på hydrogentankene med opp mot 50%! Da behøver ikke flyskroget være veldig mye større en dagens skrog (plassering av hydrogentanker i vingene har aldri vært et alternativ).

2
1. februar kl. 15:48

Det er fint med lange tynde vinger, men er der plads til dem i lufthavnene?

Lufthavnene skal nok tilpasse sig, de har tilpasset sig Tu-114, Boeing 747, Concorde og A380 så de klarer også denne her. Alternativt kan Boeing skære kun 25% af forbruget og gøre vingern sammenklappelige som på fly til hangarskibe.

1
1. februar kl. 15:17

Det er fint med lange tynde vinger, men er der plads til dem i lufthavnene?

Det virker heller ikke som om, at den powerpoint præsentation viser en konstruktion, der har tænkt rigtigt igennem. Særligt virker det som om, at halen er en tung konstruktionstype.

Men ellers så tror jeg, at det er en helt rigtig vej at gå, men netop lange tynde vinger. Det der med, at få passagererfly til at ligne svæveflyvere virker som den rigtige vej at gå.

Men hvor kommer det trans-soniske ind? Hele fly konstruktionen ligner noget, der bestemt ikke er overlydshastighed.