Eksperymentalny samolot elektryczny NASA może wzbić się w niebo jeszcze w tym roku

Eksperci mają nadzieję, że X-57 może dostarczyć danych, które pomogą w transformacji przemysłu lotniczego.

Jeszcze w tym roku X-57 Maxwell, mały eksperymentalny samolot napędzany wyłącznie energią elektryczną, ma nadzieję wzbić się w przestworza. X-57, najnowszy z długiej linii samolotów eksperymentalnych NASA, ma udowodnić, że jego unikalna konstrukcja działa.

Nazwany „Maxwell” w nawiązaniu do XIX-wiecznego fizyka Jamesa Clerka Maxwella, samolot został zaadaptowany na bazie zmodyfikowanego włoskiego Tecnam P2006T z napędem gazowym, małego samolotu ogólnego przeznaczenia, który zazwyczaj mieści cztery osoby.

„To, co jest naprawdę ekscytujące w technologii napędu elektrycznego, to fakt, że daje ona projektantom samolotów wiele nowych i interesujących narzędzi, które możemy wykorzystać, aby samoloty wykonywały ciekawe rzeczy i robiły je bardziej efektywnie” – mówi Sean Clarke, główny badacz projektu w Centrum Badań Lotów Armstronga NASA.

Chociaż samolot nigdy nie wejdzie do produkcji, eksperci z branży chętnie zobaczą, jakie efekty przyniesie jego technologia. Oto, co wiemy o działaniu X-57 i jakie korzyści dla branży lotniczej może przynieść jego pierwszy lot – planowany przez NASA na początek lata tego roku.

Jak to działa?

W przeciwieństwie do typowych samolotów komercyjnych, maleńki, dwumiejscowy model NASA nie jest wyposażony w zbiorniki paliwa zawierające produkty naftowe. Zamiast tego X-57 wykorzystuje akumulatory litowo-jonowe do zasilania silników i śmigieł, które ciągną statek w powietrzu. Samolot waży około 3000 funtów, a jedną z jego najbardziej godnych uwagi cech jest mniejsze i zgrabniejsze skrzydło niż w poprzednich wersjach. Mimo że samolot ma taką samą rozpiętość skrzydeł jak zwykły Tecnam, jego długość od przodu do tyłu jest znacznie mniejsza – około 40 procent mniejsza niż w przypadku oryginału.

Zamiast dwóch tradycyjnych silników, z których korzystał oryginalny model, skrzydło X-57 zostało wyposażone w 14 silników elektrycznych. 12 mniejszych śmigieł rozmieszczonych na całym skrzydle pomaga samolotowi uzyskać siłę nośną, a większe, umieszczone na końcu każdego skrzydła, zapewnia ciąg do przodu, pomagając w przelocie. Jest to jedna z cech szczególnych, która pozwala samolotowi osiągać doskonałe wyniki w locie z dużymi prędkościami.

„Zastosowanie dwóch silników na końcach skrzydeł i 12 mniejszych silników rozmieszczonych wzdłuż skrzydła było dobrym kompromisem pomiędzy uzyskaniem najlepszych efektów na skrzydłach a posiadaniem bardziej złożonego systemu dystrybucji energii elektrycznej” – mówi Clarke.

Silniki te są łatwe w budowie, ale w odróżnieniu od silników gazowych do ich napędu wykorzystuje się skomplikowane oprogramowanie lub zaawansowane sterowniki silnika. Zapotrzebowanie na energię elektryczną dla statku jest również podobne do tego, jakie jest potrzebne do obsługi eVTOL, czyli elektrycznego samolotu pionowego startu i lądowania.

Clarke, który jest zaangażowany w projekt od 2015 r., twierdzi jednak, że NASA skupia się obecnie bardziej na poprawie wydajności samolotu niż na nowych funkcjach startowych. X-57 będzie startował i lądował z pasów startowych w taki sam sposób, jak typowy mały samolot.

W przyszłości jednym z najbardziej ekscytujących zastosowań dla osób zajmujących się lotnictwem elektrycznym będzie rozwój regionalnej mobilności lotniczej – mówi Clarke. Dzięki popularnym pojazdom elektrycznym podróż pasażerska lub towarowa, która trwałaby kilka godzin na autostradzie, mogłaby zostać skrócona o połowę. Oprócz obniżenia kosztów transportu i utrzymania, pojazdy te mogłyby stanowić ogromny rynek dla powstających usług taksówek powietrznych.

„Te same technologie mogłyby naprawdę zwiększyć dostępność transportu, zwłaszcza na obszarach miejskich” – mówi Clarke. „Jeśli wykażemy, że są one na tyle niezawodne, że konstruktorzy samolotów będą mogli tworzyć samoloty komercyjne w oparciu o te technologie, może to mieć ogromny wpływ na dostępność lotnictwa dla społeczeństwa”.

Start

W Centrum Badań Lotów Armstronga w Edwards w Kalifornii piloci doświadczalni i inżynierowie NASA od lat pracują wspólnie nad stworzeniem w pełni funkcjonalnego symulatora kokpitu, który przygotuje pilotów do pilotowania X-57. Według Clarke’a, ich wyniki często wpływają na kolejne etapy projektu.

„Nasi piloci wykonują wiele pracy w symulatorze, aby pomóc nam zrozumieć nie tylko, czy mają wszystkie dane, których potrzebują podczas lotu” – mówi. „Ale także po to, aby przekazać nam informacje zwrotne, dzięki którym będziemy mogli zmienić projekt tak, aby był bardziej dostosowany do potrzeb pilota w zakresie obsługi tych systemów”.

X-57 Maxwell, o zasięgu około 100 mil, osiągnie krytyczną prędkość startową 58 węzłów, czyli 67 mil na godzinę, i powinien być zdolny do lotu na maksymalnej wysokości 14 000 stóp. Przy starcie statek zużywa 250 kilowatów mocy. Podczas przelotu liczba ta powoli maleje, by w końcu ustabilizować się na poziomie około 80 kW.

Wpływ na środowisko

Ponieważ X-57 jest zasilany energią elektryczną i odnawialną, może osiągnąć cel zerowej emisji dwutlenku węgla podczas lotu, a także zmniejszyć hałas nad głową. W porównaniu do samolotów ogólnego przeznaczenia, energia odnawialna jest czystsza, tańsza i ogólnie lepsza dla środowiska.

Marty Bradley, profesor inżynierii lotniczej i kosmicznej na Uniwersytecie Południowej Kalifornii Viterbi, twierdzi, że postępy w dziedzinie lotnictwa elektrycznego wywierają również presję na znalezienie długoterminowych rozwiązań pozwalających lepiej kontrolować nasz ślad ekologiczny. Chociaż pojazdy elektryczne, takie jak X-57, zdobywają coraz większą popularność, Bradley przewiduje, że podobnie jak w przypadku samochodów hybrydowych – które są napędzane zarówno silnikami spalinowymi, jak i elektrycznymi – pojawienie się samolotów hybrydowych nie jest zbyt odległe.

„Coraz ważniejsze staje się, aby lotnictwo było zrównoważone” – mówi. „Należy zminimalizować jego wpływ na środowisko, a jednocześnie zachować korzyści płynące z możliwości szybkiego transportu ludzi i ładunków na całym świecie”.