Elektrilised õhusõidukid ja eralennukid

Millised on tänased ja homsed elektrilised õhusõidukid? Millised on lahendused keskkonna kaitsmiseks?

Ökoloogilise kriisi ajal areneb transpordisektor pidevalt, et leida vähem saastavaid lahendusi. Pärast elektriautosid ja -laevu on nüüd lennukite ja eralennukite kord, et kasutada keskkonnasõbralikumaid energiaallikaid. 2016. aastal lõpetas Solar Impulse 2 kahe aasta pärast oma ümbermaailmareisi, mis toimus päikeseenergiaga. Täna on elektrienergia arutelu keskmes.

Esimest korda ilmus elektrienergia lennunduses 1881. aastal, kui vennad Tissandier esitlesid elektriga liikuva propelleriga õhulaeva mudelit. Esimese maailmasõja lõpus töötati välja elektrilised õhusõidukid, kuid ilma suurema eduta; need ei olnud piisavalt võimsad.

Sajand hiljem ehitavad lennundushiiud ja visionäärid, nagu Elon Musk, tuleviku lennukeid. Enamik neist lennukitest on elektrilised, kuid nad kasutavad ka uusi tehnoloogiaid ja julgustavad meid lennundusest teisiti mõtlema.

Tänapäeva elektrilised õhusõidukid

Kuna elektrimootor on väiksem kui petrooleumiga mootor, on tekkivad õhusõidukid mõnikord revolutsioonilise disainiga.

• Sloveenia tootja PipistrelAlpha Electro elektrimootor on neli korda kergem kui tavaline mootor ja samas kaks korda vaiksem. See on ainus praegu seeriatootmises olev elektrilennuk maailmas, mis on turul alates 2017. aastast. Selle liitium-polümeerakusid saab laadida 45 minutiga, mis annab lennuki lennukauguseks 50 minutit. Kahekohalist lennukit kasutatakse pilootide väljaõppeks.

• Bristell Energic elektriline õhusõiduk sooritas 2019. aastal edukalt oma esimese lennu. Selle elektrilise tõukejõusüsteemi on projekteerinud H55, Solar Impulse’i spin-off. Selle lennuki lennukaugus on umbes üks tund, mistõttu sobib see ideaalselt kasutamiseks lennunduskoolides pilootide koolitamiseks.

• Alice on Iisraeli idufirma Eviationi 100% elektriline lennuk, mida esitletakse 2019. aastal Pariisi lennunäitusel. See lubab vedada üheksa reisijat ja kahte meeskonnaliiget 450 km/h kiirusega, lennud toimuvad 2022. aastal. Selle lennukaugus on 1000 kilomeetrit, mis võimaldab sellega läbida selliseid vahemaid nagu Pariis-Nizza või London-Genf. Sellel on Magnixi elektrimootor ja aku, mis moodustab praegu 60% selle kogukaalust. Pärast 2020. aasta jaanuaris toimunud plahvatuslikku lendu on prototüüp praegu viimistlemisel.

• City Airbus on neljakohaline lendav takso, mis on valminud Airbus, RATPi ja ADP Groupi koostöös. See on täielikult elektriline, madala müratasemega hübriidõhusõiduk, mis suudab startida ja maanduda vertikaalselt. See on mõeldud linnasõiduks kesklinnade ja lennujaamade vahel ning võiks olla valmis 2024. aasta olümpiamängudeks. Lilium töötab välja ka ultramoodsat taksodrooni. Teised ettevõtted, näiteks Uber, töötavad eVTOL (elektriline vertikaalne õhkutõus ja maandumine) õhusõiduki prototüüpide kallal.

• Airbusmis alustasE-fani arendamist 2014. aastal, loobus 2017. aastal projektist, et töötada väljaE-fan X, mis kasutabhübriidistamist. Selle tehnoloogia eesmärk on ühendada suure tõhususega sisepõlemismootor elektrimootoriga. Koostöös Rolls-Royce’i ja Siemensiga kavatseb Airbus lennutada esimest hübriidlennukit 2021. aastal.

• NASA töötab ka elektriliste lähilennukite kallal. Mod IV esimene versioon, X-57, esitleti 2020. aasta alguses. Lõplikul versioonil on neliteist mootorit, kaks suurt propellerit otstes ja kuus väikest tiibade külge kinnitatud propellerit, mida kasutatakse ainult õhkutõusmiseks ja maandumiseks. See suudab lennata kiirusega 276 km/h ja jõuda 4200 meetri kõrgusele.

Lõpuks, Hiina Liaoning General Aviationi RX1E, Zunum Aero hübriidlennuk ja Cora eVTOL on samuti paljude veel väljatöötamisel olevate elektriliste õhusõidukite näited.

Tänane väljakutse

Paljud piirkondlikud lennud on juba tehtud elektrimootoritega. Need on aga üldiselt ainult väikesed õhusõidukid, mis lendavad lühikesi vahemaid. Nüüd on vaja lennata suuremaid ja suuremaid õhusõidukeid pikematel vahemaadel.

Lennuki mootor nõuab kolossaalseid energiakoguseid ja elektrilistest akudest ei piisa. Üks kilogramm parafiini kannab 48 korda rohkem energiat kui patareid. Seda tegurit saab teatud edusammude abil vähendada, kuid akude kandmine muudab ka lennuki kogu reisi jooksul raskemaks, mis nõuab rohkem tõukejõudu. Parafiini puhul ei ole see nii, sest seda tarbitakse lennu ajal.

Lõpuks, elektriline revolutsioon ei puuduta ainult tõukejõudu; see tähendab ka seda, et näiteks õhusõiduki rattad võivad olla varustatud elektrimootoritega. See praktika, mida tuntakse elektrilise ruleerimise nime all, vähendab parafiini tarbimist, heitkoguseid ja kulusid, mis on seotud õhusõiduki ruleerimisfaasidega.

Tuleviku elektrilised õhusõidukid

Käimas on arvukad prototüübid, mida rahastavad suured lennundusgrupid ja väiksemad idufirmad. Üheks lahenduseks, kuidas kanda rohkem elektriakusid ja lennata kauem, on luua lennukid, mis kasutavad kergemaid materjale. Aastaks 2050 on lennukid hoopis teistsugused kui need, mida me täna näeme.

Siin on mõned näited:

• Easyjet teeb koostööd Ameerika tootja Wright Electricuga, et luua 2030. aastaks 100% elektriline lennuk. Katsetused toimuvad 2023. aastal, kusjuures lennud kestavad vähem kui tund aega ja katavad selliseid vahemaid nagu London-Amsterdam, Pariis-Genf ja Lyon-Bordeaux. Wright 1 on mõeldud 186 reisija vedamiseks.

• Transcend Air Vy 400, lennukite ja helikopterite vaheline hübriidlennuk, mis suudab saavutada 650 km/h reisikiiruse, pakub oma esimesi kommertslende alates 2024. aastast Ameerika Ühendriikides.

• Elon Muski sõnul onülehelikiiruselennukid lennunduse tulevik. Boomi ülehelikiiruselennuk peaks õhku tõusma 2020. aastal ja NASA X-59 2021. aastal. Selle mõju keskkonnale on aga selline, et see ei saa esialgu tõenäoliselt laialdaselt levida.

Biomimikri

Teine innovatsiooniprotsess on biomimikri , mis on insener-tehnika, mille eesmärk on saada inspiratsiooni loodusest, et täiustada praeguseid õhusõidukeid. Airbus on näiteks projekteerinud Bird of Prey regionaallennuki, kasutades kotka ja haugi tiibu, kuna need on võimelised kiiresti ja pikalt lendama. Samuti on sellel komposiitmaterjalidest valmistatud deformeeruvad suled. Tõenäoliselt ei näe see kunagi ilmavalgust, kuid see on aidanud kaasa uute ideede tekkimisele ja uuele mõtteviisile lennundusest.

Airbus esitles 2020. aastal uut futuristlikku lennukit Maverick, mille kolmnurkne konstruktsioon võib praeguste ühe vahekorraga lennukitega võrreldes säästa kuni 20% kütust.

NASA töötab ka uut tüüpi tiiva kallal, mis on ehitatud tuhandetest omavahel ühendatud osadest, nii et see suudab lennu ajal oma kuju muuta.

Õhulaeva tagasipöördumine

Õhulaev võib teha tagasituleku. See poolteist sajandit vana leiutis on kooskõlas meie sajandi väljakutsetega. Moderniseeritud kujul on sellel mitmeid eeliseid: see on keskkonnasõbralik (tarbib kümme korda vähem kütust kui lennuk), see võimaldab juurdepääsu eraldatud piirkondadele, kus puudub infrastruktuur, ja suudab vedada mitmesaja tonni suurust koormat. Briti ettevõte Varialift on võtnud eesmärgiks käivitada raskete kaubavedude veoks mõeldud õhulaevade laevastik. Praegu on Prantsusmaal Châteaudun’i lähedal asuvas kohas ehitamisel kolm mudelit. Heliuse abil liikuma pandud õhusõidukid tarbivad vaid 15% sama koormusega õhusõiduki kütusekulust.

Prantsuse ettevõte Flying Whales kavatseb samuti alates 2023. aastast turule tuua hiiglasliku vaalakujulise õhulaeva, mis on kavandatud tarbima ja saastama viiskümmend korda vähem kui lennuk. Õhulaevu kasutatakse esialgu puidu transportimiseks raskesti ligipääsetavatest piirkondadest.

Kas lennundus muutub keskkonnasõbralikumaks?

Rahvusvaheline konkurents kiirendab prototüüpide väljatöötamist. Uue lennukitüübi sertifitseerimine võtab aga aastaid ja teatavad eeskirjad on takistuseks.

Enamik riike arendab oma lennukite elektrifitseerimist, mis aitab vähendada heitkoguseid. Norra soovib isegi, et kõik tema riigisisesed lennud oleksid 2040. aastaks 100% elektrilised.

Kuid nagu Safran oma 2019. aasta pressimaterjalis märgib, ei saa lennundus kunagi 100% elektriliseks, eriti kui tegemist on pikamaalennukitega. Kuigi paljud piirkondlikud lennud on täna võimalikud, oleks vaja tõelist tehnoloogilist revolutsiooni, et akud suudaksid pakkuda lennuki jaoks vajalikku energiat. Aruandes selgitatakse ka, et kahjuks moodustavad just reisilennukite üle 1000 kilomeetri pikkused lennud üle 80% CO2-heitest. Veelgi enam, me peame leidma viisi patareide ringlussevõtuks. Siiski on ka teisi lahendusi, mis täiendavad elektrienergiat.

Millised on ökoloogilised lahendused?

• Päikeseenergia võib asendada akusid elektrimootori toiteks. Ühekohaline Solar Impulse 2 läbis 42 000 kilomeetrit 22 000 fotogalvaanilise elemendi abil. SolarStratos on selle järeltulija; see Šveitsi kahekohaline lennuk on praegu arendamisel.

• “Keskkonnasäästlikum” õhusõiduk nõuab mitmete tegurite kombinatsiooni: kütusesäästlikumad sisepõlemismootorid, alternatiivsed kütused, mis kombineerivad biokütuseid ja sünteetilisi kütuseid jne. Biokütuseid kasutatakse juba praegu mõnedel lühilendudel, kuid samal ajal suurendab nende kasutamine metsade hävitamist.

• Prantsusmaal aitab ennetav hooldus säästa kütust. Air France kasutab oma lennukite hoolduse jälgimiseks tarkvara Prognos. Samal ajal pakub Toulouse’is asuv puhta tehnoloogia ettevõte OpenAirlines lennuettevõtjatele uuenduslikke kütusehalduslahendusi. Selle SkyBreathe tarkvara võimaldab neil säästa kuni 5% parafiini lennu kohta.

• Teine huvitav lähenemine on lennukite tiibade pikendamine, mis vähendab nende takistuse jõudu ja seega tarbib vähem kütust. Näiteks Boeingi 777X on ehitatud pikemate tiibade ja kokkupandavate tiivaotstega, nii et see ei ole probleemiks.

• Vesiniku jõul töötav lennuk on ambitsioonikas projekt, kuid see ei saa teoks veel paljude aastate jooksul. Ükski tootja ei ole seda teemat tegelikult uurinud, sest vesinikkütusega õhusõiduki jaoks oleks vaja neli korda suuremaid paake kui petrooleumiga õhusõidukite puhul ja väga suurt elektrienergiakogust. Kogu õhusõiduki ülesehitus tuleks ümber mõelda, et see suudaks reisijaid vedada.

Kokkuvõtteks võib öelda, et tuleviku lennundus on mitmekülgne ja ühendab endas mitmeid tehnoloogiaid. Kui elektrilised õhusõidukid ja eralennukid muutuvad ja kasvavad kiiresti, siis keskkonnasõbralikke õhusõidukeid on keerulisem projekteerida.

AEROAFFAIRES loodab väga varsti pakkuda teile järgmise põlvkonna elektrilennukite rentimist. Vahepeal võimaldab meie SkyCo2 algatus kompenseerida 100% teie lendude käigus tekitatud CO2-heitest, toetades metsastamisprojekti.

Meie lennunduseksperdid on teie teenistuses telefonil +33 (0) 1 44 09 91 82 24 tundi ööpäevas, 7 päeva nädalas, et aidata teil leida teie vajadustele kõige paremini vastav eralend.