Μια επαναστατική για τα δεδομένα της πολιτικής αεροπορίας αλλαγή έρχεται στα πολιτικά αεροπλάνα, καθώς η αεροπορική βιομηχανία πιέζεται να μειώσει τις εκπομπές ρύπων και το κόστος καυσίμων και ήδη στις ΗΠΑ δόθηκε άδεια πτήσεων σε ένα πρωτοποριακό αεροσκάφος.
Ο βασικός σχεδιασμός των εμπορικών αεροσκαφών δεν έχει αλλάξει πολύ τα τελευταία 60 χρόνια. Τα σύγχρονα αεροσκάφη, όπως το Boeing 787 και το Airbus A350, έχουν το ίδιο γενικό σχήμα με το Boeing 707 και το Douglas DC-8, τα οποία κατασκευάστηκαν στα τέλη της δεκαετίας του 1950 και εδραίωσαν την μορφή “σωλήνας και πτέρυγα” που χρησιμοποιείται ακόμη και σήμερα στα περισσότερα αεροσκάφη.
Αυτό συμβαίνει επειδή η εμπορική αεροπορία δίνει προτεραιότητα στην ασφάλεια, προτιμώντας δοκιμασμένες λύσεις, και επειδή άλλες εξελίξεις – στα υλικά και τους κινητήρες, για παράδειγμα – σημαίνουν ότι ο παραδοσιακός σχεδιασμός εξακολουθεί να είναι επίκαιρος.
Ωστόσο, επίκειται σεισμός στα δεδομένα της πολιτικής αεροπορικής βιομηχανίας, με ένα εντελώς νέο σχήμα αεροσκάφους να έχει λάβει άδεια να απογειωθεί στον ουρανό της Καλιφόρνιας. Στα τέλη του περασμένου μήνα, η εταιρεία JetZero με έδρα το Λονγκ Μπιτς ανακοίνωσε ότι το δοκιμαστικό της αεροσκάφος Pathfinder, με το λεγόμενο “μικτό σώμα πτέρυγας”, έλαβε πιστοποιητικό αξιοπλοΐας από την FAA και πλέον δεν μένει παρά να ακολουθήσουν οι δοκιμαστικές πτήσεις.
Καθώς η αεροπορική βιομηχανία αναζητά απεγνωσμένα τρόπους για τη μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα, αντιμετωπίζει μια κάπως δυσκολότερη πρόκληση από άλλους τομείς, ακριβώς επειδή οι βασικές τεχνολογίες της έχουν αποδειχθεί τόσο δύσκολο να αντικατασταθούν. Αλλά είναι η ώρα των αλλαγών, σύμφωνα με το CNN.
Το νέο σχέδιο
Το “μεικτό σώμα πτέρυγας” μοιάζει με τον σχεδιασμό της “ιπτάμενης πτέρυγας” που χρησιμοποιείται από στρατιωτικά αεροσκάφη όπως το εμβληματικό βομβαρδιστικό B-2.
Η βασική διαφορά είναι ότι η μεικτή πτέρυγα έχει μεγαλύτερο όγκο στο μεσαίο τμήμα. Τόσο η Boeing όσο και η Airbus επεξεργάζονται την ιδέα. Η JetZero όμως έχει έρθει λίγο πιο κοντά στον φιλόδοξο στόχο της να θέσει σε λειτουργία ένα αεροσκάφος, σχεδιασμού «μικτή πτέρυγα» μέχρι το 2030.
“Κάνουμε μια πορεία προς τις μηδενικές εκπομπές στα μεγάλα αεροσκάφη, και το αεροσκάφος με σχεδιασμός «μικτής πτέρυγας» μπορεί να προσφέρει 50% χαμηλότερη χρήση καυσίμων και εκπομπές ρύπων”, δήλωσε στο CNN τον Αύγουστο του 2023 ο Tom O’Leary, συνιδρυτής και διευθύνων σύμβουλος της JetZero. “Αυτό είναι ένα εκπληκτικό άλμα προς τα εμπρός σε σύγκριση με αυτό που έχει συνηθίσει η βιομηχανία”, είπε.
Η ιδέα της μικτής πτέρυγας δεν είναι καθόλου καινούργια και οι πρώτες προσπάθειες κατασκευής αεροπλάνων με αυτό το σχέδιο χρονολογούνται από τα τέλη της δεκαετίας του 1920 στη Γερμανία. Ο Αμερικανός αεροναυπηγός και βιομήχανος Jack Northrop δημιούργησε ένα σχέδιο ιπτάμενης πτέρυγας με αεριωθούμενο κινητήρα το 1947.Αυτό αεροσκάφος αποτέλεσε την πηγή έμπνευσης για το B-2, τη, δεκαετία του 1990.
Ως ένα είδος υβριδίου μεταξύ μιας «ιπτάμενης πτέρυγας» και του παραδοσιακού «σωλήνα και πτέρυγας», η «μικτή πτέρυγα» επιτρέπει σε ολόκληρο το αεροσκάφος να παράγει άνωση, ελαχιστοποιώντας την αντίσταση. Η NASA αναφέρει ότι αυτό το σχήμα “συμβάλλει στην αύξηση της οικονομίας καυσίμου και δημιουργεί μεγαλύτερους χώρους ωφέλιμου φορτίου (προϊόντων ή επιβατών) στο κεντρικό τμήμα του σώματος του αεροσκάφους”. Η υπηρεσία το έχει δοκιμάσει μέσω ενός από τα πειραματικά της αεροπλάνα, του X-48.
Κατά τη διάρκεια περίπου 120 δοκιμαστικών πτήσεων μεταξύ 2007 και 2012, δύο μη επανδρωμένα, τηλεχειριζόμενα X-48 απέδειξαν τη βιωσιμότητα της ιδέας. “Ένα αεροσκάφος αυτού του τύπου θα είχε άνοιγμα φτερών ελαφρώς μεγαλύτερο από ένα Boeing 747 και θα μπορούσε να επιχειρεί από υπάρχοντες τερματικούς σταθμούς αεροδρομίων”, αναφέρει η υπηρεσία, προσθέτοντας ότι το αεροπλάνο θα ζύγιζε επίσης “λιγότερο, θα δημιουργούσε λιγότερο θόρυβο και εκπομπές και θα είχε μικρότερο λειτουργικό κόστος σε σχέση με ένα εξίσου προηγμένο συμβατικό μεταφορικό αεροσκάφος”.
Το 2020, η Airbus κατασκεύασε ένα μικρό αεροσκάφος μικτής πτέρυγας, μήκους περίπου έξι ποδιών, σηματοδοτώντας το ενδιαφέρον της για ένα αεροσκάφος πλήρους μεγέθους στο μέλλον. Αλλά αν το σχήμα είναι τόσο αποτελεσματικό, γιατί δεν έχουμε ακόμη προχωρήσει στην κατασκευή αεροσκαφών με βάση αυτό;
Σύμφωνα με τον O’Leary, υπάρχει μια βασική τεχνική πρόκληση που κρατά τους κατασκευαστές πίσω. “Είναι η συμπίεση μιας μη κυλινδρικής ατράκτου”, λέει, επισημαίνοντας το γεγονός ότι ένα αεροπλάνο σε σχήμα σωλήνα μπορεί να διαχειριστεί καλύτερα τους συνεχείς κύκλους διαστολής και συστολής που συνοδεύουν κάθε πτήση.
“Αν σκεφτείτε ένα ‘σωλήνα και πτέρυγα’, διαχωρίζει τα φορτία – έχετε το φορτίο συμπίεσης στον σωλήνα και τα φορτία κάμψης στις πτέρυγες. Όμως μια μικτή πτέρυγα ουσιαστικά τα συνδυάζει αυτά μαζί. Μόνο τώρα μπορούμε να το κάνουμε αυτό με σύνθετα υλικά που είναι ταυτόχρονα ελαφριά και ισχυρά”.
Ένα τέτοιο ριζικά νέο σχήμα θα κάνει το εσωτερικό του αεροπλάνου να μοιάζει και να αποπνέει αίσθηση εντελώς διαφορετικού από τα σημερινά αεροσκάφη ευρείας ατράκτου. “Είναι απλώς μια πολύ, πολύ πιο πλατιά άτρακτος”, λέει ο O’Leary. “Το τυπικό αεροπλάνο ενός διαδρόμου έχει τρία επί τρία καθίσματα, αλλά αυτό είναι ένα είδος κοντύτερου, ευρύτερου σωλήνα. Έχετε τον ίδιο αριθμό ατόμων, αλλά μπορεί να έχετε 15 ή 20 σειρές στην καμπίνα, ανάλογα με το πώς θα το διαμορφώσει η κάθε αεροπορική εταιρεία.
Το νέου τύπου αεροπλάνο
Ο O’Leary λέει ότι το πλησιέστερο ισοδύναμο από άποψη μεγέθους θα ήταν το Boeing 767 – ένα ευρύχωρο, δικινητήριο αεροπλάνο που εισήχθη τη δεκαετία του 1980 και μετέφερε συνήθως περίπου 210 επιβάτες. Παράγεται ακόμη ως αεροσκάφος μεταφοράς εμπορευμάτων, αλλά αντικαταστάθηκε από το Boeing 787 ως επιβατικό αεροσκάφος. Έχει επίσης μια σύγχρονη στρατιωτική παραλλαγή, το KC-46, το οποίο χρησιμοποιεί η Πολεμική Αεροπορία των ΗΠΑ για εναέριο ανεφοδιασμό.
Ομοίως, η JetZero θέλει να αναπτύξει ταυτόχρονα τρεις παραλλαγές: ένα επιβατικό αεροπλάνο με θέσεις για 200 και πλέον επιβάτες, ένα αεροπλάνο φορτίου και ένα δεξαμενόπλοιο καυσίμων. Το σχήμα της μικτής πτέρυγας προσφέρεται τόσο καλά για το τελευταίο, ώστε πέρυσι η Πολεμική Αεροπορία των ΗΠΑ διέθεσε στην JetZero 235 εκατομμύρια δολάρια για την ανάπτυξη ενός δοκιμαστικού αεροσκάφους πλήρους κλίμακας ώστε να επικυρωθούν (ή να διαψευστούν) οι επιδόσεις του σχεδίου «μικτής πτέρυγας». Η στρατιωτική έκδοση του αεροπλάνου έχει προγραμματιστεί να δείξει το δρόμο και ίσως να υποστηρίξει την ανάπτυξη των εμπορικών μοντέλων.
Ένα πλεονέκτημα που έχει η JetZero είναι ότι το αεροπλάνο θα δανειστεί αρχικά κινητήρες από σημερινά αεροσκάφη στενής ατράκτου, όπως το Boeing 737 – αν και το σχέδιο είναι να προχωρήσει τελικά σε πλήρως απαλλαγμένη από εκπομπές ρύπων πρόωση με υδρογόνο, κάτι που θα απαιτούσε νέους κινητήρες που δεν έχουν ακόμη αναπτυχθεί.
Προς το παρόν το αεροπλάνο έχει σχεδιαστεί για 100% συμβατότητα με το Αειφόρο Καύσιμο Αεροπορίας (SAF) και για να έχει τον εσωτερικό όγκο που θα φιλοξενεί υδρογόνο με μηδενικές εκπομπές άνθρακα.
