Czystsze, bardziej ekonomiczne i lepsze samoloty
Większa liczba europejskich lotów bez wątpienia zwiększy oddziaływanie podróży lotniczych na środowisko naturalne. Komisja Europejska aktywnie działa na rzecz opracowywania sposobów zmniejszenia wpływu na środowisko od czasów drugiego programu ramowego w 1989 r. Daniel Chiron przewodniczył spotkaniu wybranych luminarzy na temat zwiększenia ekonomiczności statków powietrznych i ograniczania ich oddziaływania na środowisko, w trakcie wystawy i konferencji Aerodays 2006, która odbyła się w dniach 19-21 czerwca w Wiedniu. - Znaczenie kwestii ekologicznych rośnie - powiedział. - I nie tylko ostatnio, ale na początku 2. PR w 1989 r. projekty obejmowały zagadnienia środowiska. Lecz obecnie liczba problemów wzrosła - obniżenie emisji tlenku azotu, dwutlenku węgla i hałasu. ACARE określił w swoim raporcie Vision 2020, że powinna się dokonać 50-procentowa redukcja CO2, a redukcja hałasu o czynnik dwa - powiedział. Kilka projektów mierzy się z tym problemem, lecz różnymi środkami. Współczesne samoloty są niezmiernie złożone, ale zasadnicze drogi minimalizacji oddziaływania na środowisko zależą od wydajności silników, a zatem paliwa, które je napędza oraz od energooszczędności samych samolotów. Choć to stwierdzenie może się wydawać oczywiste, w rzeczywistości istnieją tysiące modyfikacji, które mogą być wprowadzone w samolotach, by poprawić ich wydajność i ekonomiczność. Niestety niektóre zmiany tak naprawdę spowodują spadek wyników w innych dziedzinach, więc konieczne są kompromisy. Nick Peacock, dyrektor programu badań i technologii w firmie Rolls Royce, partner w wielu bieżących przedsięwzięciach badawczych, powiedział: - Kompromis jest najważniejszą rzeczą w projektowaniu. Mówiono, że przy [Airbusie] A380 konstruktorzy poszli na kompromis, żeby był cichszy. Czy istnieje kompromis pomiędzy emisjami a hałasem? Oczywiście, ale musimy się starać, by utrzymać oba czynniki na najniższym poziomie. My opracowujemy technologię - od innych zależy decyzja, jak ją wdrożyć - powiedział. Konkretne przedsięwzięcia Peacocka dotyczą ekonomicznego projektu silników odrzutowych. - Od 1990 r. ograniczyliśmy zużycie paliwa przez samolot o 24 procent. Ale ponieważ natężenie ruchu powietrznego rośnie szybciej, pod względem wpływu na środowisko jest właściwie coraz gorzej - powiedział. ACARE Vision 2020 jako cel obrało drastyczne ograniczenie emisji spalin i hałasu. - Wyznaczone cele są bardzo śmiałe. Zdaliśmy sobie sprawę, że aby osiągnąć tego rodzaju wydajność potrzebna jest skokowa zmiana technologii. Te zamierzenia są naprawdę znaczące i muszą być wspierane przez rządy krajowe, UE itd. Lecz potrzebujemy raczej więcej radykalnych rozwiązań jeśli chodzi o silniki, płatowce i zarządzanie ruchem powietrznym - powiedział. Rolls Royce opracował wizję, z technologiami wybiegającymi w przyszłość na następne pięć, 10 i 20 lat. Istniejące produkty są przystosowane do testowania możliwych ulepszeń. Pięcioletni, niemal zakończony projekt ANTLE, finansowany w piątym programie ramowym (5. PR), wykorzystuje 19 partnerów do wprowadzania poprawek do pojedynczych części silnika w celu zwiększenia energooszczędności. - Bardzo polegamy na uniwersytetach, które wykonają za nas pracę koncepcyjną - powiedział Peacock. Silnik ANTLE został pomyślnie uruchomiony w 2005 r., a wiele technologii zostanie wykorzystanych w silnikach następnej generacji. Silnik jest być może najważniejszą częścią samolotu, dającą mu wystarczającą prędkość, by uniósł się w powietrze oraz zużywającą paliwo. Według określenia Nicka Peacocka, silnik odrzutowy potrzebuje skokowej zmiany, by osiągnąć większą ekonomiczność pod względem zużycia paliwa. Jednakże w żadnym razie nie jest to jedyna część samolotu zdolna do zaoferowania lepszych wyników. Wiele układów samolotu działa w oparciu o technologie, które mogły być nowatorskie w momencie opracowania, ale uważane są za przestarzałe lub po prostu błędne z punktu widzenia dzisiejszej ochrony środowiska. Platforma technologiczna samolotów o zoptymalizowanej mocy (Power Optimised Aircraft - POA) planuje samolot, w którym zastępuje się obecne technologie hydrauliczne i inne technologią wyłącznie elektryczną. Lester Faleiro, który jest menedżerem ds. badań i technologii w Leibherr-Aerospace i koordynatorem projektu, wyjaśnia oryginalny pomysł "zmniejszenia masy, co obniża potrzeby, a co za tym idzie zużycie paliwa. Zmieniamy układy na układy elektryczne, które są bardziej wydajne." - W samolocie układy napędzane są z użyciem mechanicznej przekładni lub paliwa. Próbujemy zastąpić wszystkie układy systemami elektrycznymi, począwszy od pomp paliwowych do elektrycznych łożysk. Oleje hydrauliczne i smary do łożysk są wyjątkowo nieprzyjazne dla środowiska. Nowy Boeing 787 będzie o wiele bardziej elektryczny, a Airbus A380 także wykracza poza bieżące zastosowanie - powiedział. Choć łatwo jest myśleć o samolocie jako o spójnej całości, kiedy rozłoży się go na poszczególne układy, każdy w innej technologii, samolot ukazuje zadziwiającą różnorodność systemów. Kiedy wszystkie one zostaną zastąpione układami elektrycznymi, projekt POA może przynieść oszczędności ekonomiczne. Cele zmierzają do zredukowania mocy nienapędowej o 25 procent, zużycia paliwa o 5 procent, jak również do obniżenia kosztów pobocznych, takich jak konserwacja, produkcja i zwiększona niezawodność. Jak na ironię, wszystkie te cele mogą już być osiągnięte, ale z jednym zadziwiającym zastrzeżeniem: - Projekt POA jest w rzeczywistości cięższy niż tradycyjny samolot, ale nadal bardziej ekonomiczny, jeśli chodzi o zużycie paliwa. Nie wydaje się to poprawne, ale całościowo działa - powiedział Faleiro. Właściciele samochodów mogą zapytać o bezpieczeństwo całkowicie "elektrycznego" samolotu, biorąc pod uwagę fakt, że awarie elektryki są tak powszechne na trasie. - Bezpieczeństwo jest siłą napędową, nie ograniczeniem - powiedział. - W tradycyjnych systemach, na przykład w podwoziu samolotu, istnieje potrójna redundancja - oznacza to zastosowanie trzech zabezpieczeń przed awarią. Przy układach elektrycznych mamy większą redundancję niż przedtem, a tym samym większe bezpieczeństwo - powiedział. AWIATOR jest kolejnym projektem platformy technologicznej finansowanym w ramach 5. PR, z 23 partnerami z UE i Izraela, który powinien zostać ukończony w połowie 2007 r. AWIATOR bada tylko skrzydło i to, jak można uzyskać oszczędności energetyczne. Skrzydło jest najstarszą i najbardziej dostosowaną częścią samolotu, ponieważ jest tym, co umożliwia lot. Jednakże ciągle można dokonać mnóstwa ulepszeń i poprawek w tej najbardziej podstawowej z części. Odrębne programy robocze poświęcone są takim zagadnieniom, jak opanowanie turbulencji i wirów, kontrola obciążeń, projekt poszczególnych części skrzydła służący zarówno zmniejszeniu hałasu, jak i zużycia paliwa, projekt przerywacza, długości skrzydeł i końcówki skrzydeł. Jens König z Airbus Deutschland jest kierownikiem projektu zajmującym się projektami interdyscyplinarnymi w projekcie AWIATOR. - Dla Airbusa A340 zaplanowano 45 godzin prób w locie pomiędzy lipcem a grudniem 2006 r. Wprawdzie A340 jest już starym samolotem, ale te technologie będą rozwijane do wykorzystania w przyszłych samolotach - powiedział. König podkreślił, że wiele programów roboczych było prowadzonych przez MŚP, a metoda platformy technologicznej wciągnęła w te działania uczelnie, które z kolei będą dalej rozwijać łańcuch innowacji. Jednakże, uważa on także, że prawdopodobnie potrzebna jest skokowa zmiana i przytacza przykład wspólnej inicjatywy technologicznej CLEAN SKY jako możliwy punkt wyjścia. Jeżeli chodzi o kwestię hałasu wytwarzanego przez samolot, platforma technologiczna SILENCE(R) ma na celu rozwinięcie technologii zmierzających do redukcji absolutnej ilości hałasu wytwarzanego przez samolot. - Testowaliśmy 35 dużych prototypów - powiedział Eugčne Kors z firmy Snecma, koordynator projektu. - Niektóre rozwiązania można zastosować w różnych samolotach. Obecnie zidentyfikowaliśmy 14 platform, aby przekonać się, które pasują do danego samolotu najlepiej - dodał. Celem projektu jest ograniczenie hałasu wytwarzanego przez samoloty o 10 decybeli (db) do 2016 r. Projekt skupia się głównie na podwoziu, silnikach i płatach nośnych. Podobnie jak w projekcie ANTLE, ilość ulepszeń i dostosowań, które mogą zostać dokonane w silniku są liczne, a silnik wydawałby się najbardziej oczywistym źródłem hałasu. To nieprawda, mówi Kors, "50 procent hałasu wytwarzanego przy starcie i lądowaniu samolotu jest spowodowane przez podwozie", powiedział. Projekty z kilku podgrup były testowane w tunelach powietrznych i w latających prototypach. Wiele innowacji, takich jak przeprojektowane zawory wlotowe, już doprowadziło do ograniczeń hałasu, bez zauważalnego zmniejszenia wydajności. Inne technologie, takie jak pojedyncze panele wlotu powietrza, zostały przystosowane do nowszych samolotów, takich jak A380. Prototypy wykazały znaczne polepszenie w wyniku zaprojektowania na nowo dysz wylotowych i ich pokryw. Aktywne technologie, takie jak w sprężarkach niskiego ciśnienia są wielce obiecujące, podobnie jak "otulone" wloty w obudowie silnika. Aktywne technologie odgrywają dodatkową rolę w projekcie ARTIMA, który wykorzystuje "inteligentne" technologie do poszukiwania nowych metod poprawy wyników i wykonywania testów diagnostycznych. Gregorio Kawiecki jest szefem badań i rozwoju (B+R) w Gamesa Desarrollos Aeron uticos. By wyjaśnić, w jaki sposób inteligentne substancje są wykorzystywane w samolotach, Kawiecki naszkicował obraz tego, czym właściwie one są. - Inteligentna substancja ma szczególne właściwości. Może zmieniać kształt reagując na zewnętrzne pola, takie jak bodźce magnetyczne lub elektryczne. Kawiecki wyjaśnił, że zwykła sól kamienna, którą można znaleźć w kuchni, ma właściwości inteligentnej substancji. - Jeżeli przepuści się prąd elektryczny przez substancję, wówczas rośnie ona nieznacznie. Gdy przepuścić prąd w drugą stronę, kurczy się. Teraz proszę sobie wyobrazić blok z tej inteligentnej substancji przyczepiony do stołu. Jeżeli sprawię, że blok będzie się rozszerzał lub kurczył, spowoduje to wyginanie się stołu. A teraz proszę sobie wyobrazić, że przepuszczam prąd tylko przez sekundę, nagłe rozszerzenie spowoduje falę uderzeniową. Obie te właściwości zostały uznane za nadzwyczaj użyteczne zarówno w zwiększaniu efektywności samolotów, jak i w wynajdywaniu niedoskonałości w ich strukturze. Jeżeli inteligentny materiał jest połączony z wibrującą częścią samolotu, materiał mógłby być używany do aktywnego tłumienia wibracji. Ponieważ wibracje powodują spadek wydajności poprzez opór i inne efekty, sam ten fakt mógłby przynieść oszczędność energii. - Możemy spowodować 10-procentową redukcję wibracji skrzydła dzięki urządzeniu piezoelektrycznemu - powiedział z entuzjazmem Kawiecki. Druga właściwość - nagły udar - może być wykorzystana do poszukiwania niedoskonałości w częściach metalowych. Sensory mogą być tak ustawione, by sprawdzać - w taki sam sposób jak w sonarze czy radarze - jak zachowują się odbicia fali uderzeniowej. Jeżeli są niedoskonałości w odbiciach, są niedoskonałości w danej części. Kawiecki wyjaśnił, że wykazano, iż technologia wykrywania uszkodzeń identyfikuje stopnie niedoskonałości. W dłuższej perspektywie te dwa zastosowania bardzo prostej technologii mogłyby być wykorzystane do natychmiastowego wykrywania wszelkich uszkodzeń lub wad samolotu, zarówno w konstrukcji, jak i podczas lotu, by sprawić, że lot będzie bezpieczniejszy oraz zredukować wibracje, a tym samym zwiększyć oszczędność paliwa. Stwierdzono, że technologia w projekcie ARTIMA jest gotowa i niedroga - to zawsze plus dla nowych technologii. W testach Kawiecki wykazał, że "części użyte do wytworzenia fali uderzeniowej kosztują zaledwie dziewięć euro". Nowe osiągnięcia w konstrukcji sprawią także, że części, szczególnie większe komponenty i panele, będą łatwiejsze do wyprodukowania. Projekt AGEFORM finansowany w 5. PR związany jest z procedurą odlewania metalu, szczególnie stopów aluminium z litem, o bardzo wysokiej precyzji. Koordynator projektu z ALCAN, Frank Eberl, wyjaśnił, że proces próżniowy dał nową nadzieję branży metalurgicznej, skoro stale wytwarzane są mocniejsze i bardziej elastyczne stopy, co oznacza, że metalowe samoloty pozostaną takie przez jeszcze sporo czasu. Rozwinięcie tego procesu spowodowałoby drastyczną obniżkę czasu produkcji i opracowania, a zatem ogromne oszczędności kosztów. Proces kształtowania ze starzeniem (ageforming) nadaje odlewowi ze stopu bardzo wysoki poziom precyzji, ale takie projekty, jak INCA badają, w jaki sposób znaleźć niedoskonałości w pozornie doskonałych częściach. W niespotykanym projekcie, finansowanym w ramach 5. PR, poszukiwano partnerów w USA i Kanadzie, "ale chcieliśmy, by ta technologia była europejska" wyjaśnił dr Sönke Seebacher z Airbusa, który koordynował projekt. - INCA jest projektem zorientowanym na MŚP, mającym pokazać rezultaty techniczne nowych technologii - zarówno produkcyjnych, jak i dotyczących konserwacji - powiedział. Zespół badał termografię, technologię cyfrowego tworzenia obrazu poprzecznego (shearography), nowe próbniki prądu wirowego, promieniowanie rentgenowskie, techniki rezonansu i fuzję danych, obok innych procesów o egzotycznie brzmiących nazwach. Jednakże być może kluczowym procesem jest ultradźwięk laserowy, który potrafi bardzo szczegółowo zbadać integralność zaokrąglonych obiektów. Ta część wymagała wkładu zespołu kanadyjskiego, który wynalazł tę procedurę i przedsiębiorstw z USA, które już wykorzystują tę technologię komercyjnie. Pieniądze z programu ramowego mogą być wykorzystane w bardzo różnych sektorach. Złożoność współczesnego przemysłu aeronautycznego jest tak duża, że wiele projektów może być realizowanych tylko we współpracy i wymaga precyzyjnej, często unikatowej wiedzy fachowej, by osiągnąć odpowiednią produktywność. Projekty takie to chleb powszedni programu ramowego - wykorzystanie współpracy, by znaleźć praktyczne rozwiązania problemów i przenieść je na rynek. Wszystkie wymienione wyżej programy zmierzają do tego, by transport lotniczy był tańszy, lżejszy, bardziej ekonomiczny, wygodniejszy, czystszy, a nade wszystko - bezpieczniejszy, nie tylko dla europejskiej branży aeronautycznej, ale dla gospodarki Europy, a tym samym dla nas wszystkich.
Kraje
Austria