Ar greitai pasirodys elektriniai lėktuvai?

2014 m. balandžio 9 d. „Solar Impulse 2”, kaip ir balandžio 7 d. „Onera”, pristatė planus sukurti 100 proc. elektra varomus orlaivius, kurių nebuvo įmanoma įgyvendinti kelis dešimtmečius…

Lėktuvas, kuris rytoj pirmą kartą bus pristatytas Šveicarijos oro pajėgų bazėje, turi mažai ką bendro su mums žinomais orlaiviais. Nors „Solar Impulse 2” sparnų plotis yra artimas „Airbus A380” (72 metrai), jo svoris (2,4 tonos) yra vos didesnis už 4×4 automobilio svorį. Be to, juo vienu metu skris tik vienas žmogus, o tai išties nepaprastas iššūkis: pirmasis skrydis aplink pasaulį su persėdimais visiškai elektriniu orlaiviu, varomu saulės energija.

2010 m. pradinis „Solar Impulse” prototipas jau skrido 26 valandas be pertraukos. Naujoji šio beprotiško projekto sumanytojų Bertrano Pikardo (Bertrand Piccard) ir Andrė Boršbergo (André Borschberg) sukurta versija, priklausomai nuo oro sąlygų, ore galės išbūti 5-6 dienas. Didesnis, „Solar Impulse 2” taip pat yra tvirtesnis – jo pirmtakas negalėjo skristi pro debesis, nes jo elektros grandinės nebuvo pakankamai sandarios, kad apribotų jo svorį – ir patogesnis, nors patobulinimas yra santykinis: kabinoje nėra slėgio, o vienu metu gali skristi tik vienas pilotas.

Kelių pramonės partnerių („Solvay”, „Altran”, „SunPower”, „Bayer” ir kt.) ir mokslininkų (EPFL) dėka orlaivis naudojasi naujausiomis medžiagų, baterijų ir saulės elementų efektyvumo naujovėmis. Tačiau jo itin lengva anglies pluošto konstrukcija labiau primena brolius Wrightus ar Santos-Dumont’ą nei šiuolaikinius orlaivius. solar Impulse” yra simbolis visko, ką galima nuveikti su šiuolaikinėmis technologijomis, kai pasiekiama jų riba”, – sako Bertand’as Piccard’as. Tai taip pat būdas parodyti, kad savo energetikos problemas galime bent iš dalies išspręsti pasitelkdami technologinę pažangą

Šiandien gamintojai visų pirma stato ant „daugiau” elektrinių orlaivių, galinčių, pavyzdžiui, riedėti ant žemės nenaudojant variklių. Tačiau kaip dėl tikro elektra varomo orlaivio? Ar tai tik inžinierių fantazija, technologinis demonstratorius, ar reali ateities koncepcija? Vakar vakare Aeronautikos ir kosmoso tyrimų centro mokslininkų grupė, padedama CEA Tech, Prancūzijos aeroklubo Aéro-Club de France salėje pateikė atsakymą maždaug šimtui atrinktų pramonininkų. Jų prognozių rezultatas – tikras orlaivis, nors kol kas tik popieriuje, bet jis gali kada nors skristi.

„Mūsų išvada – elektra varomi orlaiviai yra techniškai įmanomi ir teoriškai galimi komerciniam transportui per ateinančius du-keturis dešimtmečius, priklausomai nuo numatytų misijų”, – apibendrina Antoine’as Guigonas, „Onera” Aerokosminių prognozių departamento direktorius. „Tai svarbus tikslas, nes nors aeronautikos poveikis aplinkai yra gana mažas, palyginti su automobiliu, jis daro didelį poveikį žmonėms, ypač dėl triukšmo”, – pripažįsta Pierre’as Duvalas, vakaro organizatorius iš Prancūzijos aeroklubo ir Tarptautinės aeronautikos federacijos aplinkosaugos komisijos pirmininkas.

Jei terminas atrodo toks tolimas, taip yra todėl, kad problema yra sudėtinga. Aeronautika tebėra priklausoma nuo parafino, nes nafta yra koncentruota energijos forma, lanksti ir lengvai naudojama. „Esant dabartiniam mūsų žinių lygiui, elektrinis variklis dar kelis dešimtmečius negalės pasiekti tokio pat didelio našumo kaip dabartinis variklis. Turime pasiūlyti proveržio koncepcijas ir technologijas”, – aiškina Antoine’as Guigonas. Nėra prasmės bandyti „elektrifikuoti” esamą orlaivį: reikia pradėti nuo nulio.

SRAIGTAI ANT SPARNO

Būtent tai atsargiai ir padarė „Onera” tyrėjai. Nors jie svajoja apie orlaivį, galintį skraidinti 100 keleivių tūkstančius kilometrų, jie buvo kuklesni spręsdami asmeninio verslo lėktuvo, galinčio pervežti keturis žmones 600 kilometrų atstumu per mažiau nei dvi valandas, klausimą. Bendra jo išvaizda atrodo pažįstama, tačiau iš tikrųjų viskas keičiasi: forma, variklis, energija, aerodinamika… Elektros energija – tai proveržis. Pirma, skirtingai nei šiandieniniai varikliai, kurių efektyvumas didėja su dydžiu, jų elektriniai giminaičiai gali būti maži, bet efektyvūs. Nebėra didžiulių, gremėzdiškų variklių, kurie blogina aerodinamiką. Nedideli, sraigtai, kurių forma yra aptaki, išdėstyti sparno gale. Kiekvienas sraigtas, tarsi ventiliatorius, sugeria orą ir išstumia jį atgal, taip sukurdamas trauką.

Lieka tik maitinimo šaltinis. Neįmanoma semtis įkvėpimo iš „Solar Impulse” ir jo fotovoltinių plokščių, kurių galia vis dar per maža keliems keleiviams skraidinti skirtam orlaiviui. Projekte „Onera” elektra būtų tiekiama iš akumuliatorių, bet visų pirma gaminama orlaivyje esančiame kuro elemente. Problema ta, kad reikės laikyti kelis kilogramus aukšto slėgio arba skysto pavidalo vandenilio, kuriam reikalinga labai žema temperatūra. Taigi Antoine’as Guigonas mano, kad įsivaizduojamas tarpinis hibridinės pavaros etapas, kai elektra gaminama iš vidaus degimo variklių energijos: „Pavyzdžiui, turbosraigtas varo elektros variklį. Tačiau orlaivio koncepcija, kuri leistų maksimaliai išnaudoti vidaus degimo ir elektros energijos derinį, dar turi būti apibrėžta

Mokslininkai nustatė ir kitų kliūčių, kurias reikia įveikti, visų pirma borto elektronikos pasipriešinimą elektromagnetiniams laukams, kuriuos sukurs pats orlaivis. Orlaiviui taip pat reikės modernių navigacijos sistemų. „Asmeninis orlaivis suponuoja prielaidą, kad jis bus pakankamai automatizuotas, kad būtų pasiekiamas bet kuriam pilotui, todėl jį bus galima lengvai integruoti į oro eismą naudojant navigacijos priemones”, – aiškina Claude’as Le Tallecas, „Onera” bendrosios aviacijos, bepiločių orlaivių ir automatizuotų sistemų projekto vadovas. Visi šie apribojimai reikalauja daugiadisciplininio požiūrio. „Tai metodai, kurie jau dabar taikomi projektuojant bet kokį orlaivį, tačiau jie bus dar reikalingesni dėl koncepcijų ir griaunamųjų technologijų kaupimosi”, – sako Antoine’as Guigonas, kuris pabrėžia, kad jau dabar reikia stengtis įsivaizduoti ateities sprendimus. „Rytdienos pramonė bus nuoga, jei dabar nepradės galvoti apie ateities orlaivius. Turime galvoti apie proveržio sprendimus, kitaip už mus tai padarys kitos šalys ar žemynai

Šaltinis: Benoit Georges žurnalistas Les Echos