Przygotowanie do uruchomienia zintegrowanego systemu transportu lotniczego
Duży nacisk ze strony rynku oraz restrykcyjne przepisy, wymagające od sektora lotniczego poprawy wydajności samolotów i zmniejszenia ich wpływu na środowisko, sprawiają, że konieczne jest jeszcze większe zintegrowanie technologii oraz projektowania, procesów i operacji. Jednakże nawet zintegrowany system lotniczy zawsze pozostanie tylko podsystemem większego, globalnego „systemu systemów” transportu lotniczego. Jako że podzespołów, jak i całych samolotów nie da się projektować w całkowitym oderwaniu od systemu, do którego będą przynależeć, projektanci i konstruktorzy muszą znać i rozumieć globalną wizję obejmującą całościową strategię dla zintegrowanych systemów. Celem projektu INNOVATE było zapewnienie odpowiednich szkoleń dla nowej generacji inżynierów i naukowców oraz stworzenie Wirtualnego Demonstratora przedstawiającego założenia wizji zintegrowanych systemów. Lotny start integracji systemów wyposażenia statku powietrznego Wyjaśniając przyczyny, dla których zdecydowano się na realizację projektu INNOVATE, prof. Herve Morvan mówi: „Już teraz projektanci skupiają się na integracji, jednak rosnąca presja związana ze zwiększaniem wydajności i ekologiczności wymaga opracowywania nowych materiałów, procedur i technologii, które wymagają nowych koncepcji i konstrukcji samolotów. To wiąże się z koniecznością przyjęcia holistycznego podejścia – dopiero wówczas w pełni uda nam się wykorzystać stojące przed nami możliwości”. Samoloty przyszłości muszą być mieszanką różnych technologii, a nie tylko konstrukcją złożoną z osobnych podzespołów. Z tego powodu musimy zmienić zależność pomiędzy skrzydłami samolotu a konstrukcją kadłuba i głowic silników, dominującą w przemyśle lotniczym od momentu wyprodukowania pierwszego Boeinga 707 w latach 50. XX wieku. To nowe podejście pozwala np. wbudować silniki turbowentylatorowe w ramę samolotu w celu maksymalnego wykorzystania zjawiska „pochłaniania warstwy granicznej”, a tym samym zwiększenia wydajności napędu. Projekt INNOVATE jest odpowiedzią na potrzeby sektora w zakresie szkoleń. Realizowane jednocześnie inicjatywy ukierunkowane na młodych badaczy skupiają się na obszarach, takich jak metody projektowania, technologie elektryfikacji, maksymalizacja wydajności czy projektowanie zorientowane na użytkownika. Podczas badań zalet opracowywanych przez siebie technologii oraz ich umiejscowienia w zintegrowanym systemie, jak również budowy modeli demonstracyjnych łączących koncepcje z różnych projektów zespół mógł korzystać, dzięki uprzejmości firm Airbus i Rolls-Royce, z profesjonalnych środowisk wirtualnych, np. APD by Pace Lab. „Ponieważ integracja systemów i nowych technologii jest największym wyzwaniem branży lotniczej, chcieliśmy wyszkolić nowych badaczy, którzy będą posiadać wiedzę i umiejętności wykraczające daleko poza ich tradycyjną dziedzinę badań, co pozwoli im skutecznie i wydajnie pracować w interdyscyplinarnym otoczeniu. Projekt zapewnił im możliwość zdobycia szerokiej wiedzy i umiejętności nie tylko ze swojej specjalizacji, ale również z innych dziedzin”. Do chwili zakończenia projektu badacze pracowali nad stworzeniem zadań dla bezzałogowych statków powietrznych i ich realizacją. To pozwoliło im rozwinąć umiejętność wspólnego rozwiązywania problemów, z jakimi zwykle muszą mierzyć się zespoły złożone z inżynierów-elektryków, mechaników i informatyków. Jednym z najbardziej praktycznych rozwiązań opracowanych podczas projektu INNOVATE był „ekologiczny silnik do kołowania”, który dzięki możliwości ruchu osiowego i promieniowego może przemieszczać samoloty również na ziemi, co powala zrezygnować z holowników lub włączania silników głównych. Platforma startowa dla zaawansowanych technologii lotniczych i szkoleń dla pilotów Wyniki projektu INNOVATE stały się podstawą dla kolejnych projektów kontynuacyjnych i zostały już wykorzystane w przemyśle lotniczym na dużą skalę. W ramach unijnej inicjatywy Czyste niebo 2 zawiązano również kluczowe partnerstwo, którego zadaniem jest opracowanie nowoczesnych, zaawansowanych technologii pozwalających zmniejszyć emisje CO2 i innych gazów oraz hałasu przez statki powietrzne. Przy współpracy z firmą Rolls-Royce stworzono wartą 3,5 miliona euro platformę do modelowania metodami obliczeniowej dynamiki płynów (CFD, Computational Fluid Dynamics), przeznaczoną do projektowania silnikowych układów napędowych. Obecnie zespół projektu bierze udział w programie doktoranckim o nazwie INNOVATIVE, bazującym na wybranych badaniach z dziedziny elektryfikacji, układów napędowych i zaawansowanych metod wytwarzania, w tym wytwarzania przyrostowego. Jak podsumowuje prof. Morvan: „Projekt INNOVATE z założenia nie miał być jednorazowym przedsięwzięciem, ale platformą startową dla młodych naukowców, którzy – dzięki odpowiednim szkoleniom w zakresie układów napędowych, instalacji elektrycznych i zaawansowanych metod produkcji – pchną naprzód technologie lotnicze. Takie wspólne działanie, jak to podjęte niedawno przez firmy Airbus, Rolls-Royce i Siemens, z pewnością przyczyni się do opracowania w przyszłości hybrydowych elektrycznych układów napędowych”.
Słowa kluczowe
INNOVATE, zintegrowany system transportu lotniczego, hybrydowy elektryczny zespół napędowy, elektryfikacja, technologie lotnicze, przemysł lotniczy, emisje, wydajność
