Łopata wirnika a może UFO?

Ekolodzy wskazując jako przyczynę ocieplenia klimatu zbyt dużą dawkę wydzielanego do atmosfery dwutlenku węgla, promują farmy wiatrowe i ponowne zalesianie naszej planety. Inżynierowie lotniczy myślą jednak innymi kategoriami, pracując na rzecz coraz bardziej nowoczesnych środków szybkiego, taniego i w końcu ekologicznego transportu.

"Chcę pozbyć się obrazu walcowatego ciała ze skrzydłami" - mówi Etnel Straatsma z Delft University of Technology w Holandii.

Samolot przyszłości, w wizji Straatsma, powinien być tak dziki jak latający talerz. Ona jak i inni inżynierowie testują lżejsze materiały i co jakiś rozważają różne pomysły takie jak np. radykalny powrót do samolotów zasilanych przez śmigło jako alternatywna wersja systemu odrzutowego, stosowanego powszechnie w samolotach pasażerskich.

Straatsma jest główną założycielką i opiekunką projektu CleanEra, która dąży do zaprojektowania "utraekologicznego samolotu" wydzielającego do atmosfery o 50 procent mniej dwutlenku węgla niż dotychczas używane maszyny.

Zasadniczym celem CleanEra jest stworzenie tzw. "zielono-liniowca", w ilustracjach projektowych wyglądającego jak spodek, który będzie miał ograniczoną emisję hałasu i zanieczyszczeń do środowiska, zgodnie z rekomendacjami Europejskiej Komisji Lotnictwa i Kosmonautyki, ACARE.

Wyzwanie, które podjęła Straatsma jest dość trudne albowiem współczesne samoloty są już bliskie maksymalnej optymalizacji - mówi Alexander de Haan z tego samego uniwersytetu, nie zaangażowany w program CleanEra.
Haan zbadał różne modyfikacje projektowe stwierdzając, że można redukować emisje węgla i poziomy głośności najwyżej od 10 do 15 procent.

"Te idee mogą jednak prysnąć przy wzrastającym 5 procent rocznie zapotrzebowaniu transportowym" - dodaje de Haan.

Rozwijające się przedsiębiorstwo

Lotnictwo emituje rocznie 2 procent globalnego dwutlenku węgla, co nie jest z pewnością żadnym powodem do zmartwień. Biorąc pod uwage tempo rozwoju gospodarczego świata, w 2050 roku owy wskaźnik, w przypadku braku dokonania poważnych zmian, może przekroczyć 5 procent - i tutaj już nie będzie dużo czasu na myślenie.

Chociaż oceny się różnią, przewiezienie jednej osoby pasażerskim samolotem z punktu A do punktu B, w odniesieniu do ilości wydzielonego dwutlenku węgla, jest równoznaczne z odbyciem przez tą osobę normalnej podróży własnym autem. Emisja jest więc taka sama.

"Ciągłe wyposażanie samolotów w nowe narzędzia i oprzyrządowanie pomaga zmniejszyć emisje CO2 przypadającą na pasażera od 2 aby 2,5 procent na rok" - mówi Andreas Hardeman z grupy International Air Transport Association. Ale i on zgodził się, że powszechnie przyjęty paradygmat wkrótce może trysnąć jak mydlana bańka.

"Od początków istnienia Boeinga 707, tj. 1957 roku, konstrukcja statku powietrznego ulegała jedynie niewielkim modyfikacjom" - mówi Hardeman.

Radykalna zmiana w budowie może oznaczać nowatorskie materiały i kształty albo też i powrót, do starego, wirnikowego, jakże "łopatologicznego", sprawdzonego napędu.

Retro-style śmigła

Jedną z idei jest powrót do śmigła, które są bardziej wydajne... choć wolniejsze.

"Jednym ze stawianym przeze mnie wymagań jest wzrost komfortu. To powinno dać możliwość na przedłużenie czasu lotów" - mówi Straatsma.

Specjalne konstrukcje śmigłowe samolotów mogą osiągnąć prędkość przelotową 0,8 Macha, a więc taką samą jak pasażerskie odrzutowce. Kłopot w tym, że obracające się bardzo szybko łopatki śmigieł przy dużej prędkości wytwarzają głośne fale uderzeniowe.

Straatsma twierdzi, że może być na to rozwiązanie. Jednym z jej pomysłów jest ułożenie dwóch śmigieł w rzędzie w tzw. kontr-rotacji.

Odchodzący metal

Zastosowanie nowoczesnych plastików o wytrzymałości metali zredukuje zużycie paliwa. Dla przykładu Boeing ostatnio ujawnił, że dzięki zastosowaniu nowoczesnych tworzyw sztucznych, jego samolot 787 Dreamliner jest o... 50% lżejszy.

EasyJet kojarzony głównie z usługami, przyznał się z kolei, że do 2015 roku planuje zaprojektować samolot wydzielający do atmosfery 50 procent mniej dwutlenku węgla.

Zastosowanie tego typu kompozytów pozwala uniknąć dzielonych blach i niebezpieczeństwa spękań przy nitowaniach.

Kompozyty oprócz oczywistej mniejszej wagi oferują także większą elastyczność formowania w nadawaniu liniowcowi parametrów aerodynamicznych.

Samolot w większości z kompozytów zostanie najprawdopodobniej zbudowany już niedługo - mówi Straatsma. Jest jednak mały problem... plastik nie jest tak żaroodporny jak metal i przy krawędziach natarcia skrzydeł może pojawić się niespodzianka.

Inne alternatywy

Paliwa biologiczne mogłyby o wiele obniżyć emisję CO2 w podróży powietrznej. Obecne samoloty mogą latać na 30-procentowym paliwie biologicznym z dodatkiem nafty. Większość maszyn leci jednak na dużych wysokościach, gdzie występują minusowe temperatury - tam zaś problem zamarzalności może nas szybko sprowadzić na ziemię.

Wodór - kolejna możliwość. Problem jednak w jego składowaniu albowiem nie można go trzymać w dużych zbiornikach - a samolot "pije" sporo.

Nie na drzwiach od stodoły... to w skrzydłach. Świetlany projekt zwiększający liczbę podróżujących samolotami. 800 pasażerów w maszynie - brzmi pięknie - do czasu, są bowiem i problemy. Pojawiają się niepokoje, że osoby siedzące na krawędziach maszyny mogą przeżywać trwającą dłużej niż kilka minut podróż na ekstremalnej kolejce górskiej - polecamy zakręty. Ktoś chętny?

Nawet jeśli te radykalne zmiany okazują się realne, potrzeba będzie dziesięcioleci dla ich pełnego wprowadzenia.