Elektriska flygplan snart på gång?

Solar Impulse 2 presenterade den 9 april 2014, liksom Onera den 7 april, planer på 100% elektriska flygplan, något som inte varit tänkbart på flera decennier…

Det flygplan som kommer att presenteras för första gången i morgon på en schweizisk flygbas har lite gemensamt med dem vi känner till. Medan vingspannet på Solar Impulse 2 är nära det på en Airbus A380 (72 meter), är dess vikt (2,4 ton) knappt mer än för en 4×4. Framför allt kommer den bara att transportera en person åt gången, för en verkligt extraordinär utmaning: den första jordenruntflygningen – med mellanlandningar – med ett helt elektriskt flygplan som drivs av solenergi.

År 2010 hade en första prototyp av Solar Impulse redan flugit i 26 timmar i sträck. Den nya versionen som designats av Bertrand Piccard och André Borschberg, initiativtagarna till detta galna projekt, kommer att kunna hålla sig i luften i fem till sex dagar, beroende på väderförhållandena. Solar Impulse 2 är större, men också starkare – föregångaren kunde inte flyga genom moln eftersom de elektriska kretsarna inte var tillräckligt vattentäta för att begränsa vikten – och bekvämare, även om förbättringen är relativ: kabinen är inte trycksatt och endast en pilot åt gången kan gå ombord.

Tack vare flera industriella partners (Solvay, Altran, SunPower, Bayer, etc.) och forskare (EPFL) drar flygplanet nytta av de senaste innovationerna inom material, batterier och solcellernas effektivitet. Men dess ultralätta kolfiberstruktur påminner mer om bröderna Wright eller Santos-Dumont än om moderna flygplan. solar Impulse är en symbol för allt som kan göras med modern teknik genom att pressa den till det yttersta”, säger Bertand Piccard. Det är också ett sätt att visa att vi kan lösa våra energiutmaningar, åtminstone delvis, genom tekniska framsteg

Idag satsar tillverkarna först och främst på det ”mer” elektriska flygplanet, som till exempel kan taxa på marken utan att använda sina motorer. Men hur är det med det verkliga eldrivna flygplanet? Är det en ingenjörsfantasi, en teknisk demonstrator eller ett verkligt koncept för framtiden? I går kväll presenterade ett forskarteam från Aeronautics and Space Research Centre, med hjälp av CEA Tech, sitt svar för ett hundratal handplockade industrialister på Aéro-Club de France. Resultatet av deras framsynta arbete är ett verkligt flygplan, om än fortfarande på papper, men ett som mycket väl kan flyga en dag.

”Vår slutsats är att elektriskt drivna flygplan är tekniskt genomförbara och teoretiskt möjliga för kommersiell transport inom två tillatrdecennier, beroende på vilka uppdrag som planeras”, sammanfattar Antoine Guigon, chef för Oneras Aerospace Foresight Department. ”Det är ett viktigt mål, för även om flygets miljöavtryck är ganska litet jämfört med bilens, har det en betydande inverkan på människor, särskilt på grund av buller”, medger Pierre Duval, arrangör av kvällen för Aéro-club de France och ordförande för miljökommissionen inom Fédération aéronautique internationale.

Om tidsfristen verkar så långt borta beror det på att problemet är komplext. Flyget är fortfarande beroende av paraffin eftersom olja är en koncentrerad energiform som är flexibel och lätt att använda. ”Med vår nuvarande kunskap kommer elektrisk framdrivning inte att kunna uppnå samma höga prestanda som nuvarande framdrivning på flera decennier. Vi måste komma med banbrytande koncept och tekniker”, förklarar Antoine Guigon. Det är ingen idé att försöka ”elektrifiera” ett befintligt flygplan: vi måste börja om från början.

PROPELLRAR PÅ VINGEN

Detta är vad Oneras forskare har gjort, försiktigt. De drömmer om ett flygplan som kan transportera 100 passagerare tusentals kilometer, men de har varit mer blygsamma när de har tagit sig an det personliga affärsflygplanet, som kan transporteraatre personer 600 kilometer på mindre än två timmar. Det allmänna utseendet verkar bekant, men i verkligheten förändras allt: form, framdrivning, energi, aerodynamik … Elektriciteten är ett genombrott. För det första: till skillnad från dagens motorer, vars effektivitet ökar med storleken, kan deras elektriska kusiner vara små men effektiva. Borta är de stora, otympliga motorerna som försämrar aerodynamiken. Små, strömlinjeformade propellrar är placerade längst bak på vingen. Precis som en fläkt absorberar varje propeller luften och skickar ut den bakåt för att skapa dragkraft.

Allt som återstår är strömförsörjningen. Det är omöjligt att hämta inspiration från Solar Impulse och dess solcellspaneler, vars effekt fortfarande är alldeles för låg för ett flygplan som transporterar flera passagerare. I Onera-projektet ska elen komma från batterier, men framför allt produceras ombord av en bränslecell. Problemet är att det blir nödvändigt att lagra flera kilo väte under högt tryck eller i flytande form, vilket kräver en mycket låg temperatur. Antoine Guigon tror därför att man kan tänka sig ett mellansteg med hybriddrift, där el produceras från energin i förbränningsmotorer: ”En turbomaskin skulle till exempel driva en elmotor. Men vilket flygplanskoncept som bäst skulle utnyttja kombinationen av förbrännings- och elkraft har ännu inte definierats

Forskarna har identifierat andra hinder som måste övervinnas, i synnerhet den inbyggda elektronikens motståndskraft mot de elektromagnetiska fält som flygplanet självt kommer att producera. Flygplanet kommer också att behöva toppmoderna navigationssystem. ”Det personliga flygplanet förutsätter att det kan automatiseras tillräckligt för att vara inom räckhåll för alla piloter, och att det därför lätt kan integreras i flygtrafiken med hjälp av ett navigationshjälpmedel”, förklarar Claude Le Tallec, chef för projektet General Aviation, UAV and Automated Systems på Onera. Alla dessa begränsningar kräver ett tvärvetenskapligt angreppssätt. ”Det här är metoder som redan tillämpas vid konstruktionen av alla flygplan, men som kommer att bli ännu mer nödvändiga på grund av den ökande mängden koncept och omvälvande teknik”, säger Antoine Guigon, som betonar de ansträngningar som måste göras redan nu för att föreställa sig framtidens lösningar. ”Morgondagens industri kommer att vara naken om den inte redan nu börjar fundera på framtidens flygplan. Vi måste tänka på banbrytande lösningar, annars kommer andra länder eller kontinenter att göra det åt oss

Källa : Av Benoit Georges Journalist Les Echos