Új forradalom zajlik az aviatikában: a jövő az elektromos repülésé

Az eFusion elektromos hajtóműve

Hogyan változtathatja meg a kisgépes repülés világát az elektromos és hibrid hajtás egyre nagyobb szerepe, - erre kerestük a választ Németországban, az Aero Friedrichshafen kiállításon.

Egyre szebben gyarapodik a zöld repülőgépek családja

Friedrichshafen, a Bodeni-tó menti német kisváros, a Dornier család hidroplánjai valamint Zeppelin gróf léghajója miatt már több mint egy évszázada híres a repülésről.

Ezért nem véletlen, hogy minden tavasszal, ez az ikonikus város lesz egy hétig Európa kisgépes fővárosa, ahol az Aero Friedrichshafen rendezvényen az új fejlesztések mindig a figyelem központjában állnak.

A Graf Zeppelin utasszállító óriás léghajó Budapest felett, 1931-ben Forrás: Wikimedia Commons

Az elmúlt három évben az elektromos és hibrid hajtás témája egyre nagyobb teret nyert a rangos nemzetközi seregszemlén.

2016-ban a magyar Magnus eFusion kétszemélyes Siemens elektromos hajtásrendszerű kisrepülőgép világpremierje még csak előkészületek alatt állt, de a következő évben a magyar gép a szintén elektromos hajtású német EXTRA műrepülő géppel a világ első ilyen páros repülését mutatta be a Zeppelin hangár előtt.

Magnus Fusion 212, a magyar autóbenzin motoros repülőgép nemzeti színekben Forrás: Dr. Varga Sándor

Még szintén 2017-ben egy norvég start-up kétéltű hibrid hajtású hidroplánjáról, az idén pedig a kínai-német kooperációban elkészült AutoflightX, egy helyből felszálló repülőgép bemutató példányáról húzták le ünnepélyes keretek között a leplet.

Az egyik kéz Tian Yu-é volt,

aki az általa alapított Yuneec cégnek köszönhetően az elektromos repülés egyik világhírű úttörőjének számít.

Két éve a zöld repülőgépek az „előszobából" beköltöztek az A7-es csarnokba, az idén pedig szinte már az összes kiállító csarnokban feltűntek.

Egy, az 1920-as évekből származó Junkers utasszállító a kiállításon.Száz éve épülnek a teljesen fémből épült repülőgépek Forrás: Dr. Varga Sándor

Az elektromos és hibrid repülésfejlesztés térfoglalása világtendencia,

az új ágazat a nagy multi cégek és milliárdosok kedvenc befektetési területévé vált. A zöld repülést jelentősen ösztönzik a többi közlekedési ágazat elektromos és hibrid hajtásának eredményei is.

Csendes, egyszerű, zajtalan, és ami fontos, jóval olcsóbb

A szakértők szerint a zöld repülés legnagyobb előnye a csendes és – főleg - az olcsó üzemelés. Európában számos helyen a kisgépek a sportreptereket a hagyományos hajtómű zaja miatt időben korlátozottan vagy egyáltalán nem is használhatják, viszont ezekkel a gépekkel szinte már bárhol megnyílik a repülési lehetőség.

A csendes üzemmód miatt a fülkében az utasok képesek beszélni egymással, és nemcsak a fejhallgatón keresztül kommunikálhatnak.

Az Aero Friedrichshafen lett a rohamosan fejlődő kisgépes e-repülés legnagyobb európai seregszemléje Forrás: Dr. Varga Sándor

Ahogy a fapados repülőgépek diszkont árai, úgy az elektromos hajtású repülőgépek üzemeltetésének relatíve olcsó volta is

egyre több ember számára fogja lehetővé tenni a kisgépes repülést, akár pilótaként, akár utasként.

Az olcsóbb önköltség több dologból tevődik össze, így például az elektromos motor a hagyományos motorhoz képest hozzávetőleg ötször hatékonyabb, és csak ötször annyi idő után kell nagyjavítani, mint egy hagyományos, belsőégésű hajtóművet.

Két elektromos hajtású repülőgép a kiállításon. Az elektromos kisgépes repülés sokkal olcsóbb a hagyományosnál Forrás: Dr. Varga Sándor

Pöccintésre indul, nincs üzemi hőmérséklet elérés a felszállás előtt, és az áramot a hajtáshoz vezetékek viszik. (Részletek az elektromos hajtás előnyeiről az Origo korábbi cikkében.)

Ráadásul egy ilyen repülőgép sokkal kevesebb alkatrészből áll,

önsúlyként jóval kisebb haszontalan terhet kell a levegőbe emelnie és még folytathatnánk az előnyök felsorolását. Végül az áram hosszabb távon olcsóbb lesz a szénhidrogén eredetű üzemanyagoknál, főleg ha majd napenergiából nyerik azt.

Létezik már 11 személyes elektromos utasszállító is

A zöld repülésben szabadon szárnyalhat a tervező képzelete, például a légcsavarok számát tekintve, hiszen azok egybeépülnek az e-hajtóművekkel. Néhány példa erre. Az osztrák Diamond repülőgépgyár csak fényképen hozta el új zöld típusát.

A Diamond DA40 eredetileg négyszemélyes gép, a kabin előtt elhelyezett hagyományos hajtással és légcsavarral. A Siemensszel kialakított hibrid változatban a két elektromos hajtóművet a légcsavarokkal együtt oldalt szerelték fel a kabinra.

Az osztrák Diamond repülőgépgyár jellegzetes dizájnja. A Wiener Neustadtban lévő gyár a hibrid és az elektromos kisgépes repülés fejlesztésében is élenjár Forrás: Dr. Varga Sándor

Az izraeli Eviation Alice már egy 11 személyes kisebb utasszállító, amely sajnos csak egy félméteres modellel volt jelen a kiállításon.

Ismertetik a Diamond hibridjével kapcsolatos tudnivalókat Forrás: Dr. Varga Sándor

Ott a három tolólégcsavaros e-hajtóműből szokatlan módon kettőt a szárnyvégre szereltek, egy nagyobbat meg a törzs hátuljára. A már előzőekben említett AutoflightX V600 pedig hét légcsavaros.

Egy nagyobb a kabin végére került toló üzemmódban, a helyből felszálló repülőgép ezzel halad utazó üzemmódban.

A le-felszállás hajtásigényét igen szellemesen oldották meg. Az elől levő kis kacsaszárnyat és a „rendes" félszárnyakat mindkét oldalon egy-egy rúddal kötötték össze, végükön a függőleges vezérsíkkal, vagyis a „farokkal".

A 11 személyes izraeli Eviation Alice makettje Forrás: Dr. Varga Sándor

A rúd két végén lefelé, közepén pedig felfelé mutató kétágú légcsavarok emelik fel, illetve eresztik le a gépet, amelyek utazó üzemmódban szinte eltűnnek, rásimulnak a tartókonzolra.

A legtöbb rotor egyetlen gépen egyébként két éve volt látható Friedrichshafenben, a Volocopter-en, ahol a kétszemélyes kabint egy dupla körtartón elhelyezett 18 kis rotor emeli, süllyeszti, illetve utaztatja.

A világ legnagyobb motoros vitorlázógépe 25 méter szárnyfesztávolsággal Forrás: Dr. Varga Sándor

Ezt azonban felvásárolta a Daimler konszern fejlesztő vállalata, így az idén már nem jöttek el, mert kinőtték a kiállítás kereteit.

Ha kevés az akkumulátor, told meg egy levegőben üzemelő erőművel

Az elektromos hajtás legnagyobb korlátja manapság a rövid üzemidő, ami általában fél és egy óra közötti. A félóra kötelező navigációs tartalékra vonatkozó előírás miatt ezért a már repülő elektromos hajtású gépek általában a repülőtér körül működhetnek, és kizárólag csak rövidebb útvonalon repülhetnek.

De az elektromos hajtás kapacitása a mobiltelefonokhoz hasonlóan fantasztikusan fejlődik,

és itt nemcsak az akkumulátorok teljesítményéről beszélhetünk. Az újabb akkumultátorokat sok ezer kis cellából építik össze, ezek pedig már jóval hatékonyabbak.

A svájci Pilátus gyár sugárhajtású business jetje. A nagyobb gépek meghajtásánál jelenleg még nem jelent az elektromos motor valós alternatívát a sugárhajóművel szemben Forrás: Dr. Varga Sándor

A Siemens egyik magyar vezetője elmondta, hogy az áramátalakító inverterrel és a számítógépes vezérlő rendszerekkel tovább lehet fokozni a teljesítményt, ezért is beszélünk elektromos hajtásrendszerről.

A teljesítmény növelésének egyik módja, hogy a gép szinte minden zugát telepakolják akkumulátorokkal.

Ezt az utat választotta a 11 személyes Eviation Alice,

ahol a gép súlyának 60 százalékát az akkumulátorok teszik ki, mivel a cellákat már hajlítani is lehet.
A teljesítmény növelésére jelenleg még sokkal inkább bevett megoldás egy áramfejlesztő motor beépítése.

A Honda elsősorban autóiról és motorkerékpárjairól ismert, de cég nemcsak autót gyárt amire példa ez a kéthajtóműves sugárhajtású business jet is Forrás: Dr. Varga Sándor

A korábban említett Diamond-Siemens négyszemélyes hibrid gép orrában

egy eredetileg Nissan személygépkocsihoz gyártott és átalakított dízel generátor muzsikál a levegőben,

így az akkumulátoros hajtás fél óráját 5 órára, a hatótávolságot pedig 1000 kilométerre sikerült megnövelni.

A COMCO német könnyű repülőgépgyár Ikarus C42-es gépe a kedvencem, mert néhány éve ennek úszótalpas változatával repültem Finnországban, a vízről felszállva. Meghívóm egy DC 10 óriásgép kapitánya volt, aki leheletfinoman repülte ezt a kétszemélyes kis szöcskét.

Jól mutatna egy ilyen hidroplán a Balatonon Forrás: Dr. Varga Sándor

Idén a C42 félig kész új hibrid változatával találkozhattunk az Aero-n, amely eddig ez az egyedül engedélyezett gép Németországban, e-hajtóművel.

A hibrid változatába egy 15 kilogrammos sportautó motort szereltek be a gép hátsó részébe,

amely a 35 liter üzemanyagból előállított árammal képes lesz akár 6-7 órát a levegőben tartanai a COMCO hibrid Ikaruszát.

Hibridek a láthatáron

Az olasz Alpi Aviation két legyet ütött egy csapásra. A repülés során a nagy teljesítmény igény csak a felszállás és az emelkedés időszakában szükséges, később elég ennek a fele-kétharmada is.

Az olasz gyár alapító-vezetője húsz év alatt több mint ezer különböző repülőgépet épített,

köztük kitben, nagy ládában alkatrészként eladottakat is.

Megfordította a képletet: a kisgépes repülésben szokásos autóbenzines Rotax hajtóműhöz hozzáadott egy elektromotort 20 percre elégséges akkumulátor kapacitással.

Aero Friedrichshafen 2019 Forrás: Origo

A két motor közös tengelyen, de külön-külön kapcsolhatóan az elől levő légcsavar felé dolgozik. A hibrid két eleme az indulás kritikus időszakában együtt hajt, így összeadódik a teljesítményük.

Ha véletlenül valamelyik hajtómű repülés közben elromlana,

akkor a másikkal repülve elkerülhető a vészhelyzet,

ráadásul még menet közben újratölthető az aksi. Igy 2-3 órával több repülési idő hozható ki a hibridből, a fokozott biztonság mellett.

Az elektromos hajtás egyik nagyágyúja, a Siemens

Az e-Flight Expo vezérhelyeként működő A7 csarnok fő kiállítója idén is a német Siemens világcég volt. Míg korábban itt inkábba repülőgépeket láthattunk, most az elektromos motorok és hajtáselemek uralták a standot.

Dr. Frank Anton, a Siemens eAircraft részlegének vezetője az elmúlt években sokszor elmondta,

hogy a Siemens soha nem fog e-repülőgépeket gyártani,

így a látvány is jobban megfelelt a vállalati karakternek.

A Siemens különböző teljesítményű elektromos hajtásláncai közül az egyik Forrás: Dr. Varga Sándor

Az elektromos hajtás minden tervezőnek nagy szabadságot biztosít, hiszen az e-repüléshez kisebb-nagyobb erőforrásra van szükség. A Siemens standján öt különböző teljesítményű motort állítottak ki, 30 Kwh-tól egészen a 260 Kwh teljesítményig, mellettük meg inventereket, szabályozó rendszereket.

A kis repülőgépeket fejlesztő-építő gyárak általában csak a gép sárkányát készítik saját maguk, minden mást többnyire a beszállítóktól vesznek át .

A Siemens is árulni fogja az általa kifejlesztett hajtásrendszereket. Együttműködési megállapodás esetén a Siemens a gyártóval együtt részt vesz a fejlesztésben,és ha igénylik, hozzáadja ehhez a saját hibrid elemeit.

A sok kompozit gép közül az egyik Forrás: Dr. Varga Sándor

A zöld repülés mint üzlet, egyelőre még gyerekcipőben jár, ezért is fontos a kooperáció. Erről, paravánokon számoltak be a Siemens standján. A Siemens hajtásrendszer működteti a Cityairbus helyből felszálló pilóta nélküli négy üléses légi taxiját,

amely a kiállítás után pár nappal sikeres szűzfelszállást hajtott végre.

De már repül egy amerikai céggel közösen fejlesztett kétüléses Sun Flyer, és hamarosan jöhet a négy személyes és napelemes változata is.

Világpremier a helyből felszálló elektromos hajtású repülőgép Forrás: Dr. Varga Sándor

A B1 csarnokban állított ki a német könnyűrepülőgép gyár, a Flight Desing, amely a F2 repülőgép családdal erősebb kabint, hatékonyabb szárnyat hozott, benne a modularitás elvét.

A vevő több motor, több légcsavar, több avionatika közült választhat.

A kétszemélyes gép egyik kiállított változata az F2e volt, amibe a Siemens rakott hajtásrendszert, de még dolgoznak rajta, ám nemsokára várható az első repülése.

Szlovénia mint az elektromos repülés egyik úttörője

Ivo Boscarol, a szlovéniai Pipistrel alapítója és vezérigazgatója a zöld repülés egyik legnagyobb alakja a világon. Nyolc évvel ezelőtt,

2011-ben a NASA és a Google addig elképzelhetetlenül nagy, egymillió háromszázezer dolláros első díjat ajánlott fel annak,

aki a Green Flight Challenge nevű versenyen elektromos hajtással közel 400 kilométert repül.

A versenyfeltételek szerint a távot kevesebb mint két óra alatt kellett teljesíteni, és a gép nem fogyaszthat többet egy személyre vetítve egy gallon, azaz 3,6 liter benzin egyenértéknél többet.

A Pipistrel Alpha Electro típusú kétüléses könnyű e-repülőgépe Forrás: Dr. Varga Sándor

Az Amerikában rendezett légi versenyt egy addig ismeretlen szlovén gyökerű kis gyári csapat, a Pipistrel nyerte meg, egy csomó akkori esélyesnek tartott nagyágyú előtt.

Elektromos hajtással már 80 perc a levegőben: friss típusengedély a Pipistrel gépére Forrás: Dr. Varga Sándor

Saját kettő kétszemélyes vitorlázógépüket Burt Rutan turista űrhajót hordozó repülőgépének szellemében összeépítették, középre helyezték el az elektromos hajtást és az akkumulátorokat, így vált négyszemélyesé a Taurus G4.

Ugyanez a tandem modell lett az egyik alapgépe a MAHEPA projektnek.

Különlegessége, hogy a levegőben az áramot egy hidrogén üzemanyagcellás rendszer termeli, amely a német DLR kutatóintézet 10 éves fejlesztésén alapul.

A német gyártású HY4 hibrid repülőgépben két hidrogéntartály adja az üzemanyagot a tandem törzsben. A közös szárny közepén pedig belőle kémiai reakcióban áramot termel négy üzemanyagcella víz melléktermékkel, ami az előtte levő elektromotort hajtja.

Az elektromos hajtás a kisgépeknél válhat dominánssá rövidesen, ami a drónoknál már nagyon elterjedt Forrás: Dr. Varga Sándor

Kiegészítésként lítium akkumulátorok is adnak energiát felszálláskor, vagy emelkedéskor, és ezeket repülés közben is lehet tölteni.

A HY4 már túl van a szűzrepülésen és nemsokára képes lesz nagyjából 150 kilométeres óránkénti sebességgel 800-1500 kilométeres hatótávolság teljesítésére.

A MAHEPA átfogó célja az alacsony kibocsátású hajtómű-technológia kutatási és termék-szakasza közötti szakadék áthidalása, amit a másik, hagyományosabb vonalon, a belső égésű motoros hibriddel nagyon attraktívan mutattak be a Pipistrel négy személyes Phantera gépének átalakításával.

Ivo Boscarol, a szlovéniai Pipistrel cég főnöke Forrás: Dr. Varga Sándor

Beültem a pilótafülke makettba, kaptam egy virtuális szemüveget, így láthattam az egészet repülés közben. A projektben egyetemek, repülőterek is részt vesznek, és azért nyitottak a négyszemélyes gépekre, mert azok már alkalmasak a kereskedelmi repülésre.

Utasszállító kishelikopter turbinával. Az elektromos meghajtás a forgószárnyas repülésbe is betör Forrás: Dr. Varga Sándor

Az idén 30 éves Pipistrel végül tartotta a hagyományokat, egyedül a világon sorozatban gyártott ALPHA ELECTRO-t nem a saját standján mutatta, hanem behozta az A7 csarnokba.

Ott állt mellette a szintén Pipistrel töltőoszlop, amely már egy 45 percig tartó „tankolással" 80 perces repülési lehetőséget, biztosít.

A pécsi magyar Magnus Repülőgépgyár a világ élvonalában

A magyar kisrepülőgépgyár két eltérő festésű Magnus Fusion 212 gépet mutatott be a B2 csarnokban, és egy szimulátorral tette élvezetessé az ismerkedést a gépével.

A főhelyen álló kétüléses fehér gép magyar nemzeti színekkel volt díszítve,

a másik pöttyös dizájnú mellé pedig egy állványt tettek, hogy könnyebben lehessen beszállni a pilótafülkébe.

A magyar Magnus Aircraft Zrt. és a német Siemens Zrt. közös munkájának eredménye az eFusion nevű elektromos kisrepülőgép. Forrás: http://www.origo.hu/gazdasag/20170804-elektromos-kisrepulo-gyartas-magyar-siker.html

Boros László vezérigazgató elmondta, hogy az új pécsi gyárukban már 5 darab gépet szereltek össze

és folyamatosan növelik a kapacitást, a terveik szerint évi 100 darabig.

Néhány paramétert is elmondott a Fusion 212-ről, amely egy kétszemélyes, kompozit, autóbenzinnel működő, főként oktatásra jól használható gép.

Boros László vezérigazgató a pilótafülkében, az Aero Friedrichshafen kiállításon Forrás: Dr. Varga Sándor

A kapacitásnövelést egy nyárra elkészülő pécsi kompozit üzem szolgálja.

A Fusion 212 kiváló túragépnek számít, hiszen Pécsről leszállás nélkül repültek el vele Friedrichshafenbe,

ami 1000 kilométeres távolság.

Két évvel ezelőtt itt a kiállításon világszenzáció volt az elektromos hajtású változat, a Magnus eFusion repülése, amely a tavalyi sajnálatos baleset miatt egyelőre parkolópályára került.

A Magnus eFusion elektromos hajtású kisrepülőgép a kecskeméti Matkó Airporton Forrás: Magnus Aircraft Zrt.

A vezérigazgató beszámolt az újra nyitási folyamatról, és nemsokára ismét repülhetnek a típussal.

Folyamatosan dolgoznak az egyórás üzemidő elérésén, amihez már közel állnak, ez is szükséges feltétel ugyanis az elektromos változat engedélyeztetési eljárásában.

Remélik, hogy jövőre itt az Aero-n már úgy állíthatják ki a Magnus eFusion-t, hogy rendeléseket is felvehetnek rá.

Az elektromos változat üzleti előnyét Boros László a benzines és elektromos hajtású Fusion-ok üzemóra költségének összehasonlításával támasztotta alá.

Az amortizációt is beleértve a benzines Magnus Fusion 212 kapcsán 45 euró ez a szám,

az eFusion gépé pedig ennek a tizede, óránként 4-5 euró.

A Magnus Aircraft jelenleg három kontinensen szervezi a gyártást helyi erők bevonásával, Kínában, Iránban, Nigériában és Amerikában. Magyar multi születik a repülőgépiparban?

(A szerző a Repülni JÓ blog kezelője)