Miközben a repülés jelentős mértékben járul hozzá a globális felmelegedéshez, a színfalak mögött a kutatók és mérnökök tisztább és gyorsabb utasszállító repülőgépeket terveznek. A Horizon, az EU kutatási és innovációs magazinja ebbe a sorba illeszkedő kezdeményezésekről számolt be.

A mai utasszállító repülőgépek régóta változatlan konstrukción alapulnak, vagyis a hasonló sebességgel megközelítőleg ugyanolyan repülési idők érhetők el. Egyelőre csak áhított cél, hogy mondjuk egy óra alatt New Yorkból Londonba lehessen érni. Pedig egy uniós kutatási projekt, a STRATOFLY ezt tűzte ki maga elé: egy óránként 9500 kilométeres sebességgel, azaz a hangsebesség nyolcszorosát is elérni képes, MACH 8-as számmal jellemzett hiperszonikus utasszállító repülőgép kifejlesztését.

300 utas, 30 kilométer magasban óránként 9500 kilométerrel

Az olasz szervezésű projekt eredményeként íróasztalon sikerült megtervezni a 300 személyes hidrogénhajtású hiperszonikus repülőgép prototípusát, bár ahhoz, hogy ez a gyakorlatban is valósággá váljon, a projekt koordinátora szerint is még évtizedek kellenek.

Forrás: Stratofly

A tervezés során érdekes módon az volt az egyik legnagyobb kihívás, hogy a szélsebesen mozgó gép hogyan tud majd lassabban repülni, holott le és felszállásnál természetesen arra is szükség van. A hiperszonikus hajtóművekhez óriási bemeneti nyílások kellenek, amelyeken a később hidrogénnel kevert levegő beáramlik. Ez viszont nem alkalmas alacsony sebességekhez, mert itt kevesebb levegőre van szükség. Ezért kompromisszumot kellett kötni.

Ennek eredményeként a 94 méteres repülőgép orrában egy hatalmas bemeneti nyílás található, melyen tolóajtókkal szabályozható a levegő beáramlása. A felszállástól az óránkénti 5000 kilométeres sebességig hat kisebb hajtómű végzi a munkát. E sebesség felett egy hatalmas, a farokrészen végighúzódó hajtómű hajtaná előre a repülőgépet, amely 30 kilométeres magasságba is emelkedhetne.

A STRATOFLY elképzelése csak egy koncepció, melynek célja annak bemutatása, hogy milyen lehet valójában egy hiperszonikus utasszállító repülőgép. Lehetővé teszi a kutatók számára, hogy elgondolkodjanak azokról a technológiákról, majd teszteljék azokat, amelyek sikeres megvalósítása akár évtizedekig tarthat.

Vissza a Concorde sebességéhez

A hajdan volt Concorde, Forrás: Horizon

Amíg azonban erre sor kerül, a légiközlekedésben visszatérhetnek a szuperszonikus utasszállítók korszakához, ami a Concorde 2003-as nyugdíjazásáig 30 éven át tartott. Az ikonikus gép New York és Párizs között 3 és fél óra alatt tette meg az utat s a folytatáshoz már megágyaztak azzal, hogy az amerikai Boom Aerospace nevű cég már szerződést kötött a United Airlines és az American Airlines légitársaságokkal az új szuperszonikus gép tervezésére. A United Airlines már be is bejelentette, hogy ahogy készen lesz az új konstrukció, 15 új szuperszonikus repülőgépet vásárolnak, hogy 2029-re visszahozza a légtérbe a “szuperszonikus sebességet”. A tavaly bemutatott tervek szerint az új gép számos innovációs megoldást tartalmaz az aerodinamika, a zajcsökkentési és a teljesítmény terén. A gép neve Overture (Nyitány) lesz, 60-80 utast szállíthat a mai utasszállító repülőgépek sebességének kétszeresével, ami a hangsebesség 1,7 szerese (Mach 1,7) lenne. A nettó nulla széndioxid kibocsátás elérése érdekében teljesen fenntartható üzemanyaggal tervezték az üzemeltetését, s teljes terheléssel a hatótávolsága 7870 kilométer lesz.

Négy hajtómű üzemelne rajta, s az utasok számára is csökkentett zajszintet segíti, hogy a hajtóművek nem használnak utánégetőt. Felszállásnál pedig ugyanezt egy teljesen új automatikus zajcsökkentő rendszer segíti majd. A sokat kárhoztatott hangrobbanások elkerülésére a szárazföld felett valamivel a hangsebesség alatt (0,94 Mach) repülne.

A Nyitány formája némileg emlékeztet a Concorde-ra, hiszen ennél is minimálisra csökkentették a légellenállást. A törzs átmérője azonban az orr résznél lesz a nagyobb, a farokrész felé pedig fokozatosan vékonyodik.

Ilyen lesz az Overture
Forrás: Wikipedia

A kecses hatású törzset erősebb és a hőterhelés szempontjából is stabilabb kompozit anyagokból készítik, s a szuperszonikus teljesítmény fokozására, valamint az átmeneti és hangsebesség alatti irányíthatóság javítására a törzsre „sirályszárnyakat” szerelnek. (Ez olyan szárnykonstrukció, amely, ha szemből nézzük, nem egyenes, hanem “törése” van: a szárny a törzs és a törés között emelkedik. A törés után pedig párhuzamos a talajjal vagy kissé leereszkedik a törés után.)

Hidrogénmeghajtás a célkeresztben

A hiperszonikus repülés azonban továbbra is a célkeresztben marad, bár emiatt sokan aggódnak, mert a légiközlekedésre eső 2,5 százalékos globális széndioxid-kibocsátás a sebesség növekedése miatt emelkedni fog. Erre pedig minden valószínűség szerint a hidrogén jelentheti a megoldást. Az uniós támogatással zajlott és tavaly év végén zárult ENABLEH2 projekt épp a hidrogénben rejlő lehetőségeket vizsgálta a légi közlekedésben. Ennek során kimutatták, hogy a hidrogén üzemanyag a kerozinhoz képest például alacsonyabb nitrogén-oxid kibocsátást eredményez. Igaz ugyanakkor, hogy a hidrogén sok szempontból másképp viselkedik, mint a hagyományos repülőgép-üzemanyag, ezért a repülőgépeket, sőt egyes repülőtereket teljesen át kellene tervezni, s ez az átállás akár 20-30 évet vehet igénybe. A hidrogént például nem lehet a szárnyakban tárolni, mint ahogy a kerozint, ami versenyképtelenné teszi a modellt a hagyományos üzemanyaggal vagy a fenntartható repülőgép-üzemanyagokkal szemben. Ez viszont nagy hátrány, ezért a legtöbb előrejelzés egy köztes időszakot irányoz elő, amikor az iparág alternatív, fenntartható légi üzemanyagokat használ, amelyek általában olyan forrásokból készülnek, mint a biomassza vagy a hulladék, és a normál repülőgép-üzemanyaghoz képest kevesebb CO2-t termelnek az életciklusuk során.

Az uniós projekt koordinátora szerint ugyanakkor ezek a fenntartható üzemanyagok késleltethetik a hidrogénre történő átállást. Szerinte jobb lenne a köztes időszakban a légiközlekedés által kibocsátott szén-dioxid csökkentésére összpontosítani, és erőteljesebben befektetni a hidrogénbe az átállási idő csökkentése céljából. A hidrogénnel hajtott repülőgépek a szintén tervezés alatt álló elektromos meghajtású gépeknél egyébként nagyobb távolságokat tudnak megtenni. Ez utóbbiakat feltehetőleg csak rövid és közepes hatótávolságú repülésekre tudják majd használni.