Nieuwe vliegtuigen verbruiken 70% minder brandstof

Vliegtuigen vragen tot nu nog altijd zeer veel energie. Daarom heeft een team van MIT gezocht naar een nieuw ontwerp voor vliegtuigen die zo weinig mogelijk brandstof verbruiken. TU Delft is bezig met een gelijkaardig onderzoek/project, namelijk de CleanEra. Het team van MIT is er in geslaagd om een vliegtuig te ontwerpen dat 70% minder brandstof verbruikt dan de huidige conventionele vliegtuigen. En daarnaast worden er ook veel minder NOx gassen uitgestoten en zorgt het voor minder lawaaioverlast.

Bij het onderzoek zocht men naar nieuwe technologieën die ervoor moeten zorgen dat de vliegtuigen milieuvriendelijker worden. Het onderzoek heeft geen exacte deadline maar het is de bedoeling om deze nieuwe technologieën te gaan integreren bij de derde generatie transport middelen na de huidige. Het was niet de bedoeling om de huidige vliegtuigen te gaan verbeteren. Het doel is om de cruciale technologieën van de vliegtuigen volledig te gaan veranderen. Hieronder vallen onder andere de vorm en de constructie van de romp, het aandrijfsysteem, vleugels, etc. Deze worden allemaal onder de loep genomen en her-ontworpen met als doel om vliegtuigen milieuvriendelijker te maken. Dit project gebeurde onder leiding van MIT samen met NASA, Boeing, GE Aviation en Northop Grumman.

Het resultaat van dit onderzoek zijn 2 designs. Als eerste the 180-passenger D "double bubble", dit ontwerp dient als de toekomstige vervanger voor de Boeing 737. En het tweede ontwerpe is de 350 passenger H "hybrid wing body", deze dient als vervanger voor de Boeing 777.

Bij het eerste design hebben ze vooral de structuur van de vleugels en de romp veranderd. De romp heeft hier niet de vorm van één lange cilinder maar is hier gebruiken ze twee gedeeltelijke cilinders naast elkaar. De doorsnede heeft nu de vorm van twee zeepbellen die met elkaar verbonden zijn. Het voordeel hiervan is dat je een veel bredere structuur krijgt. Ze hebben ook de motoren verplaatst van aan de vleugels naar de achterkant van de romp. Deze motoren maken nu gebruik van de luchtstroom aan de achterkant van het vliegtuig. Deze lucht stroomt heel anders dan deze langs vleugels. De luchtstroom langs de vleugels heeft een heel hoge snelheid en het een ongestoord stromingsprofiel. De luchtstroom achteraan de romp heeft een veel lagere snelheid en het stromingsprofiel is volledig verstoord door de romp. Hierdoor moeten de motoren ook veranderd worden. De oplossing hiervoor is om een andere techniek namelijk de Boundary Layer Ingestion. Bij deze techniek is de luchtweerstand van de motoren zelf veel kleiner. Dit heeft wel als consequentie dat de onderdelen van de motor wel meer belast worden. Dit nieuw aandrijfsysteem leidt tot een iets langere (tot 10%) reistijd als men de vergelijking maakt met de huidige 737.

De tweede grote verandering is dat de vleugels veel langer, dunner en smaller zijn, hiermee verkrijgt men een veel kleinere luchtweerstand. Aan de vleugels zijn het allemaal kleiner veranderingen maar al deze kleine 5% verbeteringen leiden tot één grote verbetering. Zo kan de langere reistijd gecompenseerd worden doordat het op-, afstappen en het laden en lossen, sneller zal verlopen door het nieuwe bredere design.

Ook heeft het team van dit design 2 verschillende versies, de eerste is degene die echt bestemd is voor de 'verre' toekomst (2035). De tweede versie maakt gebruik van de huidige jet-technologieën en de huidige materialen. Deze laatste zorgt voor een brandstofverbruik dat 50% kleiner is.

Bij dit design hebben ze ook rekening gehouden met de huidige bestaande infrastructuur van de luchthavens. Zodat de luchthavens niet moeten herbouwd worden voor deze vliegtuigen. Het design heeft dus een "really good environmental performance".

Het tweede design, 350 passenger H "hybrid wing body", maakt in het algemeen van de zelfde nieuwe technologieën als bij de 180 passenger D. Er is ook een grotere versie nodig zodat er meer passagiers in één keer kunnen vervoerd worden over lange afstanden. Dit design heeft dus een nog bredere romp dan het vorige en heeft een driehoekige vorm om zo ook een betere aerodynamica te krijgen. Deze bredere structuur geeft de ingenieurs ook veel meer vrijheid bij de keuze van het type motoren. Zo kan men hier gebruik maken van meerdere kleinere motoren in plaats van een paar grote.

De onderzoekers geven uitdrukkelijk aan dat deze aandrijfsystemen niet ideaal zijn maar dat er nog veel ruimte is voor verdere ontwikkelingen. Ze zijn daarom nu begonnen aan een tweede fase van dit onderzoek. Dit is gaan samenwerken met 2 andere teams die onderzoek doen naar de mogelijkheden om aan supersonische snelheden te vliegen bij commerciële toepassingen.