Pentru un transport aerian mai ecologic, componentele mici pot avea un efect mare11 min read

Flapsurile și unitățile de alimentare de urgență ale avioanelor fac parte din eforturile de reducere a aportului industriei aviatice la încălzirea globală.

De fiecare dată când un avion decolează sau aterizează, flapsurile de pe aripi se întind sau se retrag pentru a păstra stabilitatea, ca un reminder vizual că o aeronavă este alcătuită din mii de piese complexe.

Reproiectarea unora dintre aceste componente ar putea reduce gazele cu efect de seră – inclusiv dioxidul de carbon – emise de aeronave. Sectorul aviatic este responsabil pentru circa 2,5 % din emisiile de CO₂ la nivel mondial. 

Toată lumea la bord

„Trebuie să fim în prima linie a eforturilor de reducere a gazelor cu efect de seră”, spune Yan Duranteau, de la societatea aerospațială Safran din Franța. „Aviația trebuie să devină mai curată.”

În dezbaterea privind ecologizarea aviației, se acordă o atenție deosebită unor chestiuni precum combustibilii alternativi. În aprilie, anul acesta, UE a convenit„Acord cu privire la o nouă lege care vizează să reducă emisiile generate de aviație”, ec.europa.eu să stabilească obiective obligatorii pentru combustibili sustenabili de aviație în Europa.

Cunoscută ca ReFuelEU, noua legislație stipulează că, din 2025, furnizorii trebuie să se asigure că 2% din combustibilul pus la dispoziție pe aeroporturile din UE este sustenabil, procentul urmând să crească la 6% în 2030, la 20% în 2035 și la 70% în 2050.

Și alte acțiuni sunt însă de ajutor. De exemplu, proiectarea unor aeronave mai ușoare poate reduce consumul de combustibil și, în consecință, emisiile – o strategie urmărită prin proiectul SWING,„Sonaca WING flap process Development”, cordis.europa.eu finanțat de UE, care s-a încheiat în septembrie 2022 după trei ani.

„Avem nevoie de toate soluțiile pentru a combate schimbările climatice”, spune Christophe Cornu, care a coordonat proiectul SWING și este cercetător la Centrul Tehnic Francez pentru Industriile Mecanice (Cetim). „Inclusiv de scăderea greutății.”

Flapsurile frontale

SWING s-a concentrat asupra flapsurilor Krueger, situate în fața aripilor aeronavelor.

În timpul aterizării și decolării, acestea se întind pentru a face aripa mai lată și a-i modifica forma aerodinamică. Aeronava capătă astfel mai multă stabilitate în momentele critice când zboară la viteză mai mică.

SWING a reproiectat aceste flapsuri folosind polimeri termoplastici, un material care poate fi reciclat și este mai ușor decât metalele obișnuite.

„Am scăzut greutatea componentei cu aproape 20%”, spune Cornu.

Acesta speră că materialele dezvoltate pe parcursul proiectului vor fi utilizate și pentru alte piese, nu doar pentru flapsurile Krueger.

„Încă mai este nevoie de multă cercetare, dezvoltare și testare”, a spus Cornu. „Însă dacă am putea reproiecta o întreagă aeronavă cu aceste noi materiale, i-am putea reduce emisiile cu până la 20%.”

Hidrogenul dă speranțe

Unitatea de alimentare de urgență este o altă componentă a aeronavelor regândită în prezent. În cazul pierderii alimentării, acest dispozitiv permite funcționarea în continuare a sistemelor de importanță critică, cum ar fi sistemul de comenzi de zbor.

În prezent, în aviația civilă, se folosește adesea o mică turbină eoliană pentru alimentarea de urgență. Rotațiile acestei componente, denumită turbină cu aer dinamic și extinsă din corpul aeronavei în timpul zborului, alimentează un generator electric sau o pompă hidraulică.

Proiectul FLHYSAFE,„Fuel CelL HYdrogen System for AircraFt Emergency operation”, cordis.europa.eu finanțat de UE, care s-a încheiat luna trecută după cinci ani și jumătate, și-a propus să înlocuiască acest sistem cu o alternativă bazată pe hidrogen.

Principalul obiectiv al noului sistem este îmbunătățirea siguranței aeronavelor, chiar dacă promite să aducă și beneficii pentru mediul înconjurător.

„O turbină nu poate fi verificată pentru fiecare zbor – ar fi prea complicat să se genereze la sol vitezele aerului necesare pentru a învârti turbina”, spune Duranteau de la Safran, care a coordonat proiectul FLHYSAFE. „Însă un sistem bazat pe pilă de combustie poate fi monitorizat constant pentru a preveni deficiențele ascunse, ceea ce îl face mai sigur.”

Cercetătorii participanți la proiect speră ca sistemul dezvoltat de aceștia, aflat în curs de testare, să funcționeze mai bine în condiții de urgență decât turbinele utilizate în prezent. Echipa are o motivație în plus: să demonstreze că hidrogenul poate fi folosit în aviație și poate servi drept combustibil cu zero emisii.

„Reflecția asupra unor astfel de piese specifice ne permite să înțelegem mai bine cum poate fi utilizat hidrogenul în aviație”, spune Duranteau. „O unitate de alimentare de urgență este un sistem complex, cu numeroase constrângeri. Dacă reușim s-o facem să funcționeze cu hidrogen, ar fi un pas important înainte.”

În legislația ReFuelEU, hidrogenul este inclus în mixul de combustibili sustenabili și se așteaptă să contribuie progresiv la decarbonizarea transportului aerian.

O cale lungă

Unitatea de alimentare de urgență dezvoltată de FLHYSAFE și noile flapsuri create prin proiectul SWING ar putea fi utilizate la aeronavele existente.

Însă din cauza timpului îndelungat de dezvoltare și a certificărilor necesare în aviație, acestea nu ar putea fi lansate propriu-zis mai devreme de 2030. Totodată, noile piese vor trebui să se integreze perfect cu celelalte piese ale aeronavelor.

„Mai avem încă o cale lungă de parcurs”, spune Duranteau. „Piesele pentru hidrogen în aviație, cum ar fi rezervoarele, nu sunt încă suficient de mature. Trebuie să le îmbunătățim înainte de a putea integra acest tip de sistem într-o aeronavă.”

Flapsurile SWING sunt validate împreună cu Sonaca, o societate aerospațială belgiană care furnizează piese producătorului de avioane Airbus.

„Un flaps Krueger trebuie să se integreze în întreaga aripă”, spune Cornu de la Cetim. „Nu este suficient să proiectezi flapsul. Trebuie să modifici toată aripa ca să-l faci să funcționeze.”

În comunitatea cercetătorilor, această activitate este considerată o contribuție mică, dar importantă la combaterea schimbărilor climatice.

„În prezent, doar reproiectăm o mică parte a aripii”, spune Cornu. „Dar lecțiile învățate pot fi utilizate pentru multe componente ale aeronavelor. Ceea ce facem noi aici are potențialul de a schimba radical modul de funcționare a aeronavelor.”

Cercetările menționate în acest articol au fost finanțate de UE. Acest articol a fost publicat inițial în Horizon, revista de cercetare și inovare a UE.