Zunum Aeros hybrid-elektriske fly ventes på markedet 2022. Illustrasjon Zunum Aero via Reuters
annonse
annonse

Vi er inne i et nytt tiår, og med dette følger gjerne en spådom om den den forventede teknologiske utviklingen.

Dette er særlig aktuelt i den digitale verden og dens meget raske utvikling, som også blant annet har betydning for den flyteknologiske utviklingen. Ulikt den digitale verden er imidlertid utviklingen av flyteknologi en miks av gammelt og nytt. Noen av disse sivile områdene beskrives her:

  • Ubemannede små luftfartøyer, dronene (unmanned aerial vehicleUAV). I sivil sammenheng står denne typen på spranget til å få en betydelig kommersiell betydning.
  • De minste luftfartøyene som kan frakte mennesker i sivil sammenheng, flydrosjene, eller Urban Air Mobility (UAM), de fleste satsingene er helelektriske. Mindre passasjerfly (commuter) – for kortbaneflyvning – trenden er helt eller delvis elektrifisering av denne flytypen.
  • De tradisjonelle passasjerflyene, av smalbuks og bredbuks-typen. Denne typen fly domineres nær fullstendig av gigantene Airbus og Boeing.

På fremdrifts-siden er de aktuelle typene:

annonse
  • Den tradisjonelle jetmotoren (fan-jet)
  • Den elektriske motoren
  • Den elektriske motoren og jetmotoren i en av to utforminger, serielle og parallell hybrid.

Den tradisjonelle jetmotoren (fan-jet) har gjennomgått kontinuerlig utvikling, særlig mot mindre drivstofforbruk. Moderne jetmotorer har to lag utslippsgasser, det indre laget er meget varmt mens det ytre er kaldere og har en lyddempende effekt, foruten at dette bidrar til lavere drivstofforbruk. En motorfabrikant, Rolls-Royce, har under utprøving tre lag, med ytterligere energiøkonomisering som mål.

Negativt har driftsstabiliteten sviktet for stadig flere helt nye motorer. I 2019 sto det et betydelig antall nye Airbus A320-fly parkert uten motorer, Boeings helt nye 777X er forsinket på grunn av feil ved motorene. Dette forsterker antagelsen om at man har nærmet seg et endepunkt for hva som er fysisk mulig.

Les også: Er teknologiske fremskritt (nesten) ved veis ende?

Poengene i denne artikkelen viser seg å være i høy grad aktuelle, som et eksempel nevnes at Rolls-Royce har brukt og planlegger å bruke i alt svimlende  40 milliarder kroner på utbedring av en av sine motorer (Trent 1000 TEN modellene)!

annonse

Den elektriske motoren er en velkjent motortype og er mange ganger bedre hva angår vekt/ytelse enn selv den beste jetmotor. Den stiller flykonstruktører ganske fritt når det gjelder plasseringen på en flykropp, med økt effektivitet som resultat. Det å tilpasse elektriske motorer til fly-bruk er kommet godt i gang. Motorer i MegaWatt-klassen (1 MW er ca. 1.360 HK) vil være nødvendig for elektrifisering av kortbanefly. Utviklingen er i gang hos flere leverandører og det er grunn til optimisme når det gjelder sterke nok motorer.

Hovedproblemet – og det er et virkelig stort problem – er imidlertid batterikapasiteten, egentlig energitettheten, gjerne målt i Watt-timer (Wh) pr. kg batteri. De beste litium-Ione batteriene har i praktisk bruk kapasitet opp til 200 Wh pr. kilo. Til sammenligning er energitettheten for jetdrivstoff ca. 12.000 Wh pr. kg.

Det presenteres stadig optimistiske utsagn om en ganske jevn og betydelig økning av energitettheten over tid, men denne utviklingen har latt vente på seg. Dette kan man blant annet se på utviklingen av elektriske bilers batteri-energitetthet, som har knapt økt. Litium-Ione batteriet utvikles etter hvert også i fast-stoff form og dette kan bidra til en viss økning.

Les også: Den elektriske bilen – et blindspor?

Den elektriske motoren og jetmotoren i en hybridløsning er gjenstand for betydelig uttesting fra små og nystartede til de helt store fly-tilvirkere. Det er to hoved-former for design:

annonse

Jet- og elektriske motorer opererer i parallell. Alle som har fløyet med jetfly har nok lagt merke til at få minutter etter avgang slakker motorene på gassen. Dette medfører at motorkraften er større enn nødvendig i flyhøyde (cruise). Idéen er å kombinere jetmotorer sterke nok for cruise med elektriske motorer som tillegg ved avgang. De elektriske motorene får sin kraft fra batterier som lades eksternt på bakken eller ved cruise-drift av jetmotorene. Målet er å mer enn kompensere vektøkningen fra den elektriske driften med lettere jetmotorer med mindre drivstoff-forbruk.

Jet- og elektriske-motorer opererer i serie. Jetmotoren genererer elektrisk kraft som igjen benyttes til drift av propeller.

Her er det to leire som er uenig i hvilke løsning som vil vise seg å være den beste, eller det blir uavgjort.

Sivile ubemannede luftfartøyer (UAV) har i flere land allerede blitt benyttet til frakt av medisiner og andre livsnødvendigheter, også bøker og andre artikler som er både lette nok og viktige nok for denne type frakt. Interessant nok ligger USA betydelig bak denne bruksformen, her strever amerikanske luftfartsmyndigheter (FAA) med å godkjenne flyvning over mennesker og ut av syne.

Med FAAs tynnslitte tillit (se nedenfor) vil nok USA bli stadig mer akterutseilt. Vi i Norge vil vel komme etter, men for å få frem en betydelig nytte og derved volum må de aktuelle dronene få en bedre rekkevidde og bli sikre også å operere langt utenfor synsvidde for operatøren.

Det er små hindringer mot en stor økning av kommersiell dronedrift i dette tiåret. En hovedutfordring er å utvikle et godt «see and avoid»-system på alle kommersielle droner. Her vil nok utviklingen av kunstig intelligente datasystemer også komme inn som en hjelper i en tett «befolket» dronetrafikk.

Flydrosjene er den flytypen som har det største utviklingspotensialet. Stadig flere selskaper hiver seg på, med Uber stadig i førersetet hva angår utviklingskraft. Det er nå ca. 200 selskaper, de fleste små, som alle «raskt» skal få frem praktisk anvendbare flydrosjer.

annonse

Ubers satsning har nådd et nytt nivå, idet selskapet har inngått en samarbeidsavtale med bilfabrikanten Hyundai om utvikling av den helelektriske flydrosjen S-A1. Den skal ha en maks hastighet på 290 km/time, rekkevidde på opp til 100 km, og ladningstid på 5-7 minutter i topptrafikk-situasjoner. Dette virker noe optimistisk, blant annet fordi ladningskapasiteten ved heliportene må være på flere hundre kW.

De fleste lover fungerende flydrosjer innen få år, og særlig de større selskapene er nøye med en nøktern planlegging for flere års pilotdrift før førerløse løsninger. Ser man bort fra de luftigste fremskrivningene vil man i dette tiåret nok oppleve en betydelig bruk av flydrosjer, særlig ved de mange megabyene. Alle teknofrelste bør følge med – mye vil skje.

De minste ordinære passasjerflyene, for commuter-trafikk, er aktuelle for helelektrisk eller hybrid-drift. Det er to satsningsvinklinger, det ene er å tilpasse eller bygge om et eksisterende fly, det andre er at designe og bygge et elektrisk fly fra grunnen av.

Det førstnevnte beskrives ved ombyggingen av et 63 år gammelt de Havilland Canada DHC-2 Beaver 6-seters enmotors fly med flottører, til en elektrisk motor med batterier som holder til noe over 30 minutter i luften.  Poenget ved denne nylige flyturen på kun 4 minutter var at den var kommersiell.

Det andre satsningsområdet er å designe et helt nytt fly for elektrisk drift. Et eksempel på det er «Alice», som utvikles i Israel. Det er bygget inn batterier rundt omkring i flykroppen. Plass til 9 passasjerer, toppfart rundt 450 Km/time og rekkevidde ca. 1.000 km – er de foreløpige (!) spesifikasjonene. I Norge har Widerøe og Avinor startet samarbeid med flere flyfabrikanter for å realisere kortbanefly for elektrisk drift – i praksis vil dette i overskuelig fremtid være hybride løsninger.

Utviklingen innen dette tiåret vil stå og falle på utviklingen av batterienes energitetthet, en kapasitet på minst 400Wh/kg vil nok være nødvendig for at helelektrisk drift på kortbanenettet skal få noen signifikant utbredelse. Men dette er langt unna realisering.

Det stormer rundt fabrikasjonen av de tradisjonelle jet passasjerflyene, som undertegnede har skrevet om tidligere her hos Resett.

Les også: Duopolet Airbus og Boeing – gigantene snubler videre

Siden da har problemene for Boeing og deres 737 MAX bare økt. «Ondets rot» er grådige aksjonærer, som krever 8-10 % avkastning pr. år, dvs. utbyttebetaling, på aksjenes pålydende. Ved siden av å skvise sine underleverandører og sine ansatte har utviklingen av ny teknologi sunket til et farlig lavmål.

Det dukker stadig opp ny informasjon om hvordan Boeing forsøkte å hindre nye sertifiseringsregler og bruksmanualutvidelser for å få 737 MAX ut i markedet raskest og billigst mulig. Selskapet har måttet – i bokstavelig forstand – betale mye (over 10 milliarder USD) for den lettvinte omgangen med innføringen av dette nye flyet, og selskapets øverste leder fikk nylig sparken – til og med uten en raus etterlønn.

Det har kommet en ny sjef for FAA, og organisasjonen forsøker etter beste evne å fremstå som en flysikkerhetens vokter. Dette er jo vel og bra, men veiet opp mot de 346 menneskene som mistet livet i de to flyulykkene er det selvsagt en liten trøst. Boeing er inne i en kritisk tid, selskapet har i flere år veiet for og imot utvikling av et helt nytt «lite» bredbuks-fly (kalt NMA og med to midtganger). En viktig årsak er Airbus’ suksess med sitt ny-motoriserte smalbuks-fly A320, særlig i utgaven A321XLR med en rekkevidde på opptil 9300 km.

Det er liten tvil om at det å presse ut enda en ny utgave av Boeings 737, som først fløy i 1967, var et stort strategisk feilgrep, men aksjeeiernes krav om utbytte kom vel først. Selskapet må nå raskt velge mellom utviklingen av NMA eller et helt ny smalbuks-fly, FSA. Første alternativ antas å kreve fem års utvikling, det siste nærmere 10 år.

Uansett valg så vil Airbus med sin A321-serie «utselge» Boeing markant på smalbuks-siden, i verste fall vil Boeing fremstå som en lillebror henimot 2030. På militærsiden går det heller ikke glatt for selskapet, dets KC-46A tankfly er betydelig forsinket, noe som medfører erstatning til bestilleren USAF og mye ekstra arbeid. Prislappen nærmer seg nok 10 milliarder USD.

Et eksempel på for lettvint utvikling nevnes: Tidlig i byggingen av flyets testutgaver oppdaget man at kablingen til (og i) vingene ikke var forandret fra den sivile utgaven (Boeing 767) som det baseres på. Tenk det – den vestlige verdens kanskje største militærfabrikant planla ikke for de mye større krav for denne militariserte utgaven av 767! Prislappen i hvert fall noen hundrede millioner USD. På bredbukssiden har både Boeing og Airbus dårlige resultater. De nye bredbuks-flyene, 787 og 777x h.h.v, Airbus A350, selger ikke som budsjettert – på langt nær. Årsakene til dette er flere, kanskje den viktigste er Airbus A321XLR som flyr «langt nok» for en rekke ruter.

Summen av dette er at Boeing er i virkelig hardt vær, kanskje aksjeeierne til og med har lært at uhemmede krav til avkastning ikke alltid lønner seg. Airbus har også sine problemer, hvorav det ene er av positiv art: Bestillingene av A321-serien overgår langt produksjonskapasiteten – den blir forsøkt økt til 60 pr. mnd. fra neste år. Airbus avslutter produksjonen av super-jumboen A380 kanskje allerede i år, og de store og meget dyre problemene med utvikling og produksjon av det militære transportflyet A400M fortsetter. Disse problemene synes imidlertid ikke å påvirke selskapets virksomhet i nevneverdig grad.

En gjetning er at ved slutten av dette tiåret vil Airbus være større enn Boeing på sivil flyproduksjon, Boeing vil nok greie å utvikle et nytt fly i dette tidsrommet, et NMA bredbuks-fly eller en helt ny 737-avtager FSA.

Den «store stygge ulven» er den nyreligiøse overbevisning om at menneskeskapt (antropogent) CO2 som utgjør knappe 5% av utslipp til atmosfæren, skal ha en dominerende effekt på klodens temperaturutvikling. Det leie her er at å forklare at dette er oppspinn krever, på naturvitenskapens grunn, mange sider med til dels vanskelig stoff.

Derfor, kanskje vi ut i dette tiåret vil oppleve at kommersiell flytrafikk (igjen) blir forbeholdt de velstående, hvis EU-lederne øker CO2-avgiften som antydet. Da kan vi bare måtte bøye nakken for en nå 17 år gammel svensk jente som tillates å definere hele klimadebatten, uten at noen våger å stille spørsmål om hennes kompetanse. Vi går spennende tider i møte.

 

Tegn abonnement eller støtt oss på andre måter hvis du ønsker at Resett skal bestå som en motvekt til de etablerte og statsstøttede mediene i Norge.

Vipps 124526
Bankkonto 1503.94.12826
SMS “Resett” (200,- en gang) til 2474

Utskriftsvennlig versjon Utskriftsvennlig versjon