Elektriskie lidaparāti un privātās lidmašīnas

Kādi ir šodienas un rītdienas elektriskie lidaparāti? Kādi ir risinājumi vides aizsardzībai?

Ekoloģiskās krīzes laikā transporta nozare nepārtraukti attīstās, lai rastu risinājumus, kas mazāk piesārņo vidi. Pēc elektromobiļiem un laivām tagad ir pienākusi kārta lidmašīnām un privātajām lidmašīnām, kuras darbina videi draudzīgāki enerģijas avoti. Solar Impulse 2 2016. gadā pabeidza lidojumu apkārt pasaulei pēc diviem gadiem, izmantojot saules enerģiju. Šodien diskusiju centrā ir elektriskā enerģija.

Elektrība aviācijā pirmo reizi parādījās 1881. gadā, kad brāļi Tisandjē prezentēja dirižabļa modeli ar propelleri, ko darbināja elektrība. Pirmā pasaules kara beigās tika izstrādāti elektriskie lidaparāti, taču bez īpašiem panākumiem – tie nebija pietiekami jaudīgi.

Gadsimtu vēlāk aviācijas giganti un vizionāri, piemēram, Elons Masks, būvē nākotnes lidmašīnas. Lielākā daļa no šīm lidmašīnām ir elektriskās, taču tajās tiek izmantotas arī jaunas tehnoloģijas un tās mudina mūs domāt par aviāciju citādi.

Mūsdienu elektriskie lidaparāti

Tā kā elektromotors ir mazāks nekā ar petroleju darbināms dzinējs, topošajiem lidaparātiem dažkārt ir revolucionārs dizains.

• Slovēnijas ražotāja Pipistrel ražotajamAlpha Electro ir elektromotors, kas iratre reizes vieglāks par parasto motoru un divreiz klusāks. Tas ir vienīgais elektriskais lidaparāts pasaulē, kas pašlaik tiek ražots sērijveidā, un tirgū ir pieejams kopš 2017. gada. Tā litija-polimēra akumulatorus var uzlādēt 45 minūtēs, nodrošinot 50 minūšu darbības rādiusu. Šo divvietīgo lidmašīnu izmanto pilotu apmācībai.

• Bristell Energic elektriskais lidaparāts veiksmīgi veica savu pirmo lidojumu 2019. gadā. Tā elektriskās piedziņas sistēmu ir izstrādājis uzņēmums H55, kas ir Solar Impulse atvasināta kompānija. Tā darbības rādiuss ir aptuveni viena stunda, tāpēc tas ir ideāli piemērots izmantošanai aviācijas skolās, lai apmācītu pilotus.

• Alise ir Izraēlas jaunuzņēmuma Eviation 100 % elektriskais lidaparāts, kas tiks prezentēts Parīzes gaisa izstādē 2019. gadā. Tā sola pārvadāt deviņus pasažierus un divus apkalpes locekļus ar ātrumu 450 km/h, un lidojumus tā sāks 2022. gadā. Tā darbības rādiuss ir 1000 kilometri, kas ļauj veikt tādus attālumus kā Parīze-Nica vai Londona-Ženēva. Tam ir Magnix elektromotors un akumulators, kas pašlaik veido 60 % no tā kopējā svara. Pēc sprādziena lidojuma laikā 2020. gada janvārī prototips pašlaik tiek pilnveidots.

• City Airbus ir lidojošs taksometrs ar četrāmatrsēdvietām, kas radies, sadarbojoties Airbus, RATP un ADP Group. Tas ir pilnībā elektrisks, zema trokšņa līmeņa hibrīds, kas var pacelties un nosēsties vertikāli. Tas ir paredzēts pārvietošanai starp pilsētu centriem un lidostām, un tas varētu būt gatavs 2024. gada olimpiskajām spēlēm. Lilium izstrādā arī īpaši modernu taksometra dronu. Citi uzņēmumi, piemēram, Uber, strādā pie eVTOL (elektriskās vertikālās pacelšanās un nolaišanās) lidaparātu prototipiem.

• Airbuskas 2014. gadā sāka izstrādātE-fan, 2017. gadā atteicās no projekta par labuE-fan X, kurā izmantotahibridizācija. Šīs tehnoloģijas mērķis ir savienot iekšdedzes dzinēju, kas ir ļoti efektīvs, ar elektromotoru. Sadarbībā ar Rolls-Royce un Siemens Airbus plāno 2021. gadā veikt pirmo hibrīdlidmašīnas lidojumu.

• Arī NASA strādā pie tuvsatiksmes elektriskajiem lidaparātiem. Pirmā Mod IV versija – X-57– tika prezentēta 2020. gada sākumā. Galīgajai versijai būs četrpadsmit dzinēji, divi lieli propelleri galos un seši mazi propelleri, kas piestiprināti pie spārniem un tiks izmantoti tikai pacelšanās un nolaišanās vajadzībām. Tas spēs lidot ar ātrumu 276 km/h un sasniegt 4200 metru augstumu.

Visbeidzot, starp daudzajiem vēl tikai izstrādes stadijā esošajiem elektrisko lidaparātu piemēriem ir arī Ķīnas lidmašīna RX1E no Liaoning General Aviation, Zunum Aero hibrīds un Cora eVTOL.

Izaicinājums šodien

Daudzi reģionālie lidojumi jau ir veikti, izmantojot elektromotorus. Tomēr tie parasti ir tikai nelieli lidaparāti, kas veic nelielus attālumus. Tagad izaicinājums ir lidot ar lielākiem un lielākiem gaisa kuģiem lielākos attālumos.

Lidmašīnas dzinējam ir nepieciešams milzīgs enerģijas daudzums, un ar elektriskām baterijām nepietiek. Viens kilograms parafīna nes 48 reizes vairāk enerģijas nekā baterijas. Šo faktoru var samazināt, izmantojot zināmus sasniegumus, taču bateriju pārvadāšana arī padara lidmašīnu smagāku visa lidojuma laikā, un tai nepieciešams vairāk dzinējspēka. Tas neattiecas uz parafīnu, kas tiek patērēts lidojuma laikā.

Visbeidzot, elektriskā revolūcija nav saistīta tikai ar dzinēju; tā nozīmē arī to, ka, piemēram, lidmašīnas riteņus var aprīkot ar elektromotoriem. Šāda prakse, ko dēvē par elektrisko manevrēšanu, samazina parafīna patēriņu, emisijas un izmaksas, kas saistītas ar lidmašīnas manevrēšanas fāzēm.

Nākotnes elektriskie lidaparāti

Tiek izstrādāti daudzi prototipi, kurus finansē gan lielākās aviācijas un kosmosa grupas, gan mazāki jaunuzņēmumi. Viens no risinājumiem, lai pārvadātu vairāk elektrisko bateriju un lidotu ilgāk, ir radīt lidaparātus, izmantojot vieglākus materiālus. Līdz 2050. gadam lidmašīnas būs pavisam citādas nekā tās, ko esam pieraduši redzēt šodien.

Lūk, daži piemēri:

• Easyjet sadarbojas ar amerikāņu ražotāju Wright Electric, lai līdz 2030. gadam izstrādātu lidmašīnu, kas pilnībā darbosies ar elektrību. Izmēģinājumi notiks 2023. gadā, un lidojumi ilgs mazāk nekā stundu un veiks lidojumus maršrutos Londona-Amsterdama, Parīze-Ženēva un Liona-Bordo. Wright 1 ir paredzēts 186 pasažieru pārvadāšanai.

• Transcend Air Vy 400– lidmašīnas un helikoptera hibrīds, kas spēj sasniegt 650 km/h kreisēšanas ātrumu, – savus pirmos komerciālos lidojumus veiks no 2024. gada ASV.

• Elons Masks uzskata, kavirsskaņas lidmašīnas ir aviācijas nākotne. Plānots, ka 2020. gadā debesīs pacelsies virsskaņas lidmašīna Boom, bet 2021. gadā – NASA lidmašīna X-59. Tomēr tā ietekme uz vidi ir tāda, ka pagaidām tā, visticamāk, netiks plaši izplatīta.

Biomimikrija

Vēl viens inovācijas process ir biomimikrija – inženiertehniskais paņēmiens, kura mērķis ir smelties iedvesmu no dabas, lai uzlabotu pašreizējos lidaparātus. Airbus, piemēram, ir izstrādājis reģionālo reaktīvo lidmašīnu Bird of Prey, izmantojot ērgļa un sokola spārnus, jo tie spēj lidot ātri un ilgi. Tam ir arī deformējamas spalvas, kas izgatavotas no kompozītmateriāliem. Iespējams, šis lidaparāts nekad neizraudzīs dienas gaismu, taču tas ir veicinājis jaunu ideju rašanos un jaunu domāšanas veidu par aviāciju.

Airbus 2020. gadā prezentēja jaunu futūristisku lidmašīnu Maverick, kuras trīsstūra formas struktūra varētu ietaupīt līdz pat 20 % degvielas, salīdzinot ar pašreizējiem vienvietīgajiem lidaparātiem.

NASA strādā arī pie jauna tipa spārna, kas veidots no tūkstošiem savstarpēji savienotu detaļu, lai tas lidojuma laikā varētu mainīt formu.

Dirižabļa atgriešanās

Iespējams, ka dirižablis varētu atgriezties. Šis pusotru gadsimtu vecais izgudrojums atbilst mūsu gadsimta izaicinājumiem. Modernizētam lidaparātam ir vairākas priekšrocības: tas ir videi draudzīgs (patērē desmit reizes mazāk degvielas nekā lidmašīna), ar to var piekļūt nošķirtām teritorijām bez infrastruktūras un tas var pārvadāt vairākus simtus tonnu smagas kravas. Lielbritānijas uzņēmums Varialift cenšas izveidot gaisa kuģu floti, kas paredzēta smago kravu pārvadājumiem. Pašlaik tiek būvēti trīs modeļi, kas atrodas netālu no Šaoto, Francijā. Ar hēliju darbināmie gaisa kuģi patērēs tikai 15 % degvielas, kas nepieciešama lidmašīnai ar tādu pašu kravu.

Francijas uzņēmums Flying Whales arī plāno no 2023. gada laist tirgū milzu vaļa formas dirižabli, kas patērē un piesārņo piecdesmit reizes mazāk nekā lidmašīna. Sākotnēji dirižabļus izmantos kokmateriālu transportēšanai no grūti pieejamām vietām.

Vai aviācija būs videi draudzīgāka?

Starptautiskā konkurence paātrina prototipu izstrādi. Tomēr jauna tipa lidaparāta sertifikācijas iegūšanai ir vajadzīgi gadi, un šķēršļus rada daži noteikumi.

Lielākā daļa valstu attīsta gaisa kuģu elektrifikāciju, kas palīdz samazināt emisijas. Norvēģija pat vēlas, lai līdz 2040. gadam visi tās iekšzemes lidojumi būtu 100 % elektriski.

Tomēr, kā Safran norāda savā 2019. gada preses materiālā, aviācija nekad nebūs 100 % elektriska, īpaši, ja runa ir par tālo reisu lidmašīnām. Lai gan šodien ir iespējami daudzi reģionālie lidojumi, būtu nepieciešama īsta tehnoloģiskā revolūcija, lai baterijas spētu nodrošināt lidmašīnām nepieciešamo jaudu. Ziņojumā arī paskaidrots, ka diemžēl tieši lidmašīnu lidojumi, kas pārsniedz 1 000 kilometru, rada vairāk nekā 80 % CO2 emisiju. Turklāt mums ir jāatrod veids, kā pārstrādāt baterijas. Tomēr ir arī citi risinājumi, kā papildināt elektroenerģiju.

Kādi ir ekoloģiskie risinājumi?

• Saules enerģija varētu aizstāt akumulatorus, lai darbinātu elektromotoru. Vienvietīgais pasažieru lidaparāts Solar Impulse 2 veica 42 000 kilometru garu lidojumu, izmantojot 22 000 fotogalvanisko elementu. SolarStratos ir tā pēctecis; šis Šveices divvietīgais lidaparāts pašlaik tiek izstrādāts.

• “Zaļākam” lidaparātam būs nepieciešams vairāku faktoru apvienojums: efektīvāki iekšdedzes dzinēji, alternatīvas degvielas, kas apvieno biodegvielu un sintētisko degvielu, un tā tālāk. Biodegvielas jau tiek izmantotas dažos tuvsatiksmes lidojumos, taču vienlaikus to izmantošana palielina mežu izciršanu.

• Francijā prognozējamā apkope palīdz ietaupīt degvielu. Air France izmanto programmatūru Prognos, lai uzraudzītu savu gaisa kuģu tehnisko apkopi. Savukārt Tulūzā bāzētais tīro tehnoloģiju uzņēmums OpenAirlines piedāvā aviosabiedrībām inovatīvus degvielas pārvaldības risinājumus. Tā SkyBreathe programmatūra ļauj tām ietaupīt līdz pat 5 % parafīna lidojuma laikā.

• Vēl viena interesanta pieeja ir lidmašīnu spārnu pagarināšana, kas samazina pretestību un līdz ar to arī degvielas patēriņu. 777X no Boeing ir būvēts ar garākiem spārniem un salokāmiem spārnu galiem, lai tas neradītu problēmas.

• Savukārtar ūdeņradi darbināmas lidmašīnas ir vērienīgs projekts, taču tas netiks īstenots vēl daudzus gadus. Neviens ražotājs nav pievērsies šim jautājumam, jo ar ūdeņradi darbināmam lidaparātam būtu nepieciešamas tvertnes, kasatre reizes lielākas nekā ar petroleju darbināmiem lidaparātiem, un ļoti liels elektroenerģijas daudzums. Būtu jāpārdomā visa lidaparāta arhitektūra, lai tas varētu pārvadāt pasažierus.

Nobeigumā jāsecina, ka nākotnes aviācija ir daudzpusīga un apvieno vairākas tehnoloģijas. Elektriskie lidaparāti un privātās lidmašīnas strauji mainās un attīstās, bet videi draudzīgus lidaparātus ir grūtāk izstrādāt.

AEROAFFAIRES mēs ceram, ka jau drīzumā varēsim jums piedāvāt nākamās paaudzes elektrisko lidmašīnu nomu. Tikmēr mūsu iniciatīva SkyCo2ļauj jums kompensēt 100 % CO2 emisiju, kas rodas jūsu lidojuma laikā, atbalstot mežu atjaunošanas projektu.

Mūsu aviācijas eksperti ir jūsu rīcībā pa tālruni +33 (0) 1 44 09 91 82 24 stundas diennaktī, 7 dienas nedēļā, lai palīdzētu jums atrast privāto lidojumu, kas vislabāk atbilst jūsu vajadzībām.