JetZero: Çığır açan 'karma kanatlı' gösteri uçağının uçmasına izin verildi

JetZero: Çığır açan 'karma kanatlı' gösteri uçağının uçmasına izin verildi

Ticari uçakların temel tasarımı son 60 yılda pek değişmedi. Boeing 787 ve Airbus A350 gibi modern uçaklar, 1950'lerin sonlarında inşa edilen ve bugün hala kullanımda olan "tüp ve kanat" form faktörünü sağlamlaştıran Boeing 707 ve Douglas DC-8 ile aynı genel şekle sahiptir.

Bunun nedeni, ticari havacılığın güvenliğe öncelik vermesi, denenmiş ve test edilmiş çözümleri tercih etmesi ve örneğin malzeme ve motorlardaki diğer gelişmelerin geleneksel tasarımın hala geçerli olduğu anlamına gelmesidir.

Ancak sismik bir sarsıntı yaşanmak üzere. Tamamen yeni bir uçak şeklinin Kaliforniya semalarına yükselmesine izin verildi. Geçen ayın sonunda Long Beach merkezli JetZero, 1:8 ölçekli “harmanlanmış kanat gövdeli” gösteri uçağı Pathfinder'a FAA Uçuşa Elverişlilik sertifikası verildiğini ve test uçuşlarının yakında başlayacağını duyurdu.

Sektör umutsuzca karbon emisyonlarını azaltmanın yollarını ararken, diğer sektörlere göre biraz daha zorlu bir zorlukla karşı karşıya kalıyor çünkü temel teknolojilerinden uzaklaşmanın çok zor olduğu kanıtlandı. Yenilik yapmanın tam zamanı.

"Harmanlanmış kanat gövdesi", ikonik B-2 bombardıman uçağı gibi askeri uçakların kullandığı "uçan kanat" tasarımına benziyor ancak harmanlanmış kanadın orta kısmında daha fazla hacim var. Hem Boeing hem de Airbus bu fikir üzerinde çalışıyor ve JetZero'nun yeni dönüm noktası, onu 2030 gibi kısa bir sürede karma kanatlı bir uçağı hizmete sokma yönündeki iddialı hedefine biraz daha yaklaştırıyor.

JetZero'nun kurucu ortağı ve CEO'su Tom O'Leary, Ağustos 2023'te CNN'e şunları söyledi: "Büyük jetlerde sıfır emisyona giden yol konusunda çok güçlü bir inancımız var ve karma kanatlı uçak gövdesi %50 daha düşük yakıt tüketimi ve emisyon sağlayabilir." “Bu, endüstrinin alışık olduğu şeyle karşılaştırıldığında ileriye doğru şaşırtıcı bir sıçrama.”

Baskı altında

Harmanlanmış kanat konsepti yeni olmaktan uzaktır ve bu tasarımla uçak üretmeye yönelik ilk girişimler Almanya'da 1920'lerin sonlarına kadar uzanmaktadır. Amerikalı uçak tasarımcısı ve sanayici Jack Northrop, 1947'de jet motorlu bir uçan kanat tasarımı yarattı ve bu tasarım, 1990'larda B-2'ye ilham verdi.

Uçan kanat ile geleneksel "tüp ve kanat" arasında bir tür hibrit olan karma kanat, tüm uçağın kaldırma kuvveti oluşturmasına olanak tanıyarak sürtünmeyi en aza indiriyor. NASA, bu şeklin "yakıt ekonomisini artırmaya yardımcı olduğunu ve uçağın orta gövde kısmında daha büyük yük (kargo veya yolcu) alanları oluşturduğunu" söylüyor. Ajans bunu deneysel uçaklarından biri olan X-48 aracılığıyla test etti.

2007 ve 2012 yılları arasında yaklaşık 120'den fazla test uçuşu, iki insansız, uzaktan kumandalı X-48, konseptin uygulanabilirliğini gösterdi. Ajans, "Bu tip bir uçağın kanat açıklığı Boeing 747'den biraz daha büyük olacak ve mevcut havaalanı terminallerinden uçabilecek" diyor ve ayrıca uçağın "daha az ağırlığa sahip olacağını, daha az gürültü ve emisyon üreteceğini ve işletme maliyetinin daha düşük olacağını" da ekliyor. aynı derecede gelişmiş bir geleneksel nakliye uçağından daha.”

2020 yılında Airbus, yaklaşık 1,8 metre uzunluğunda küçük karma kanat göstericisi inşa etti ve bu, gelecekte tam boyutlu bir uçağın peşinde koşmaya ilginin sinyalini verdi. Ancak şekil bu kadar etkiliyse neden henüz onu temel alarak uçak inşa etmeye başlamadık?

O'Leary'ye göre üreticileri geride tutan temel bir teknik zorluk var. "Bu, silindirik olmayan bir gövdenin basınçlandırılmasıdır" diyor ve tüp şeklindeki bir düzlemin, her uçuşla birlikte gelen sabit genişleme ve daralma döngülerini daha iyi idare edebildiğine işaret ediyor.

"Eğer bir 'boru ve kanat' düşünürseniz, yükleri ayırır; boru üzerinde basınç yükü ve kanatlarda da bükülme yükleri olur. Ancak harmanlanmış bir kanat esas olarak bunları bir araya getirir. Bunu ancak şimdi hem hafif hem de güçlü kompozit malzemelerle yapabiliriz.”

Böylesine radikal bir şekilde yeni bir şekil, uçağın iç kısmının günümüzün geniş gövdeli uçaklarından çok farklı görünmesini ve hissettirmesini sağlayacaktır. O'Leary, "Bu sadece çok daha geniş bir gövde" diyor. “Tipik tek koridorlu uçağınızda üçe üç koltuk bulunur, ancak bu bir nevi daha kısa, daha geniş bir tüp. Aynı sayıda insanı alıyorsunuz, ancak her havayolunun onu nasıl yapılandıracağına bağlı olarak kabinde 15 veya 20 sıra olabilir.

“Bu onlara sadece onu düzenleyebilecekleri tamamen yeni bir palet veriyor. Bu kadar geniş alana dair yorumlarının ne olacağını görmek harika olacak diye düşünüyorum."

Devrimci potansiyel

O'Leary, boyut açısından en yakın eşdeğerin, 1980'lerde tanıtılan ve genellikle yaklaşık 210 yolcu taşıyan geniş gövdeli, çift motorlu bir uçak olan Boeing 767 olacağını söylüyor. Halen kargo uçağı olarak üretilmekte ancak yerini yolcu uçağı olarak Boeing 787'ye bırakmıştır. Aynı zamanda ABD Hava Kuvvetlerinin havada yakıt ikmali için kullandığı KC-46 adlı modern bir askeri varyantı da var.

Benzer şekilde JetZero aynı anda üç model geliştirmek istiyor: 200'den fazla yolcu kapasiteli bir yolcu uçağı, bir kargo uçağı ve bir yakıt tankeri. Harmanlanmış kanat şekli ikincisine o kadar uygundur ki, geçen yıl ABD Hava Kuvvetleri, tam ölçekli bir gösterici geliştirmek ve harmanlanmış kanat konseptinin performansını doğrulamak için JetZero'ya 235 milyon dolar ödül verdi. Uçağın askeri versiyonunun öncü olması ve belki de ticari modellerin geliştirilmesine destek olması planlanıyor.

Yeni FAA onaylı Pathfinder, 23 metrelik kanat açıklığına sahip olup, 2027 yılında uçuşa geçmesi beklenen tam ölçekli göstericinin %12,5 ölçekli versiyonudur. Uçak, Sürdürülebilir Havacılık Yakıtı ile %100 uyumluluk sağlayacak şekilde tasarlanmıştır ( SAF) ve sıfır karbon emisyonlu hidrojeni barındıracak iç hacme sahip olacak.

Bununla birlikte, sıfırdan tamamen yeni bir uçak inşa etmek çok büyük bir görev ve mevcut bir uçağın bir çeşidinin bile tam sertifikasyon sürecinin yıllar alabileceği göz önüne alındığında JetZero'nun hedefleri iddialı görünüyor. JetZero'nun bu alanda sahip olduğu avantajlardan biri, uçağın başlangıçta Boeing 737 gibi günümüzün dar gövdeli uçaklarından motor ödünç almasıdır; ancak plan, sonunda hidrojenle çalışan tamamen emisyonsuz itiş gücüne geçmektir; bu da yeni motorlar gerektirecektir. henüz geliştirilmemiştir.

JetZero uçağı için herhangi bir sipariş açıklamadı ancak O'Leary geçen yıl CNN'e havayollarının ilgilendiğini söyledi. "Dünya çapındaki tüm büyük havayollarıyla zaten konuşuyoruz çünkü verimlilik artışlarını duymaktan heyecan duyuyorlar."

Yakıt kullanımında %50'lik bir azalmanın gerçekten mümkün olup olmadığı henüz bilinmiyor. Hem NASA hem de Airbus tasarımları için daha mütevazı bir yüzde 20'lik oran teklif ederken, ABD Hava Kuvvetleri karma kanatlı bir uçağın "mevcut Hava Kuvvetleri tankerine ve mobilite uçaklarına göre aerodinamik verimliliği en az yüzde 30 artırabileceğini" söylüyor.

AviationValues danışmanlık firmasında havacılık analisti olan Bailey Miles, "Karma kanat gövdesi sürtünmeyi azaltıp yakıt verimliliğini artırabilse de, gerçek faydaların özel tasarım, konfigürasyon ve operasyonel koşullara bağlı olduğunu unutmamak önemlidir" diyor.

"Bu yenilikçi uçak tasarımının sürtünme azaltma potansiyelini tam olarak gerçekleştirmek için kapsamlı aerodinamik testler ve optimizasyon şarttır. Gerekli testler yapılmadan yakıt azaltımının belirli bir yüzdesini belirlemek zor olurdu" diye ekliyor.

Miles'a göre, karma kanat tasarımı potansiyeli olan "devrim niteliğinde" bir fikir, ancak bir takım engellerle birlikte geliyor; özellikle tasarımı ve testi zorlaştırabilecek artan aerodinamik karmaşıklık, bir dizi düzenleme ve sertifikasyon zorluğu ve mevcut havaalanı altyapısına uygun olmayabilecek bir şekil.

“Karma kanat gövdeli uçaklar, gelişmiş yakıt verimliliği, artırılmış yük kapasitesi ve yenilikçi kontrol sistemleri potansiyeli sunarak, havacılık endüstrisinde ezber bozan bir oyun olarak büyük umut vaat ediyor. Ancak aerodinamik karmaşıklıkların ele alınması, yapısal bütünlüğün sağlanması, düzenleyici engellerin aşılması ve havaalanı altyapısının uyarlanması, bunun gerçeğe dönüşmesi için aşılması gereken zorlu zorluklardır” diyor ve diğerlerinin yanı sıra bu zorlukların JetZero'nun 2030 hedefi haline geldiğini ekliyor. hizmete giriş için "düşünülemez".

Danışmanlık firması Aerodynamic Advisory'de havacılık analisti olan Richard Aboulafia'ya göre, JetZero'nun iddialarının tümü doğrulanamasa da, "karma kanat gövdesi fikri yıllardır oldukça çekiciydi ve görünüşe göre çok ilginç şeyler yapmışlar." araştırma. Meslektaşlarım ve ben bunu oldukça ümit verici buluyoruz.”

Şu anda firmanın çoğunlukla bir "tasarım mağazası" olmasından endişe duyuyor ancak projenin yüklenicilerin yardımıyla başarılı olabileceğine inanıyor. "Bu sektöre gerçekten değer katmak isteyen biri için kesinlikle yer var" diyor.

Kaynak: CNN