Luftfarten står over for enorme omvæltninger i de kommende årtier. Den teknologiske udvikling giver de store flyselskaber en række nye værktøjer til at ændre radikalt på, hvordan en moderne jetliner skal se ud.
Et af de nye værktøjer, ingeniørerne nu har fået, er såkaldte kompositmaterialer. Komposit er udgjort af forskellige grundmaterialer, der sættes sammen og danner et nyt sammenhængende materiale med de bedste egenskaber fra hver bestanddel.
I årtier har flykroppe været bygget af aluminium på grund af metallets lave vægt og relativt store styrke. Men ved at forstærke plastik med kulfibertråde er det lykkedes ingeniørerne at lave et kompositmateriale, der både er lettere og stærkere end aluminium.
I 2011 introducerede Boeing sit 787 Dreamliner-fly, der, som det første passagerfly i verden, primært var konstrueret af kompositmaterialer. Boeing vurderer, at 787’eren er 20 procent lettere, end hvis den hav¬de været bygget i aluminium.
Lavere vægt betyder, at flyet skal skabe mindre opdrift, og et mindre behov for opdrift gør det muligt for ingeniører at forbedre aerodynamikken, så flyet sparer brændstof.
Dobbelt flyskrog skaber mindre luftmodstand
Med kortere vinger, motorer placeret bagerst og en krop, der bidrager til opdriften, vil det nye flydesign Aurora D8 bruge 66 procent mindre brændstof end nutidens passagerfly.
Mindre vinger sparer brændstof
Da flykroppen i sig selv bidrager til maskinens opdrift, kan D8 nøjes med kortere og mere spinkle vinger end et normalt fly af samme størrelse. De mindre vinger betyder mindre luftmodstand, som igen betyder mindre brændstofforbrug.
Bred krop skaber mere opdrift
Kroppen er udformet som to flyskrog, der er smeltet sammen på langs i et såkaldt dobbelt-boble-design. Flyets næse er samtidig formet, så det bidrager til opdriften. Tests viser, at skroget uden vinger leverer 19 pct. af den nødvendige opdrift.
Motorer støjer mindre på Jorden
Uden motorer under vingerne mindskes støjen på Jorden. Lyden opleves 40 decibel lavere end en Boeing 737, og derfor kan Aurora D8 overflyve områder, som andre passagerfly må undgå pga. støjbegrænsninger.
Men det er ikke kun brændstoffet, flyproducenterne forsøger at gøre sig mindre afhængige af.
I disse år arbejder mange store ingeniørhold på udviklingen af pilotløse passagerfly. Den globale luftfart forventer en fordobling i antallet af passagerer inden for de næste 20 år.
I dag er godt 200.000 piloter ansat i den globale luftfart, men allerede om 20 år vil behovet være 600.000.
Luftfartsselskaberne er derfor begyndt at forberede sig på en stor pilotmangel i fremtiden og efterspørger nu fly, der kan flyve af sig selv.
Hybridfly rejser rundt om Jorden via rummet
Med en kombineret jet- og raketmotor kan flyet Skylon både skubbe sig fremad i atmosfæren og ude i rummet.
Da hastighederne kan være langt højere i rummet, kan passagerer fragtes til et hvilket som helst sted på Jorden på under fire timer.
Sådan virker motoren i flyet Skylon:
Luft på over 1000 °C suges ind i motoren. Luften er så varm, fordi flyet bevæger sig med over fem gange lydens hastighed.
En varmeveksler, der består af tusindvis af ultratynde rør med flydende brint indeni, køler luften til -114 °C på bare 1/125 af et sekund. Hvis ikke luften afkøles, brænder raketmotoren sammen.
Luften komprimeres, blandes med brændstof og antændes. Udstødningsgassen fra dyserne driver flyet frem. Når Skylon kommer ud i rummet, lukkes jet-indtaget, og raketmotoren får i stedet ilt fra en tank ombord.
På papiret er luftfarten velegnet til selvstyrende fartøjer. Teknologien er endda mindre krævende end i en førerløs bil, fordi luftrummet er mindre befærdet og mere struktureret end vejnettet i en gennemsnitlig by.
Udfordringen for pilotløse fly består i, at flyet – i modsætning til den selvkørende bil – ikke blot kan standse, hvis softwaren fejler, eller andre akutte problemer opstår.
Flyet bliver nødt til fortsat at flyve og lande sikkert. Samtidig vil softwaren have ansvar for hundredvis af passagerer. Alligevel er udviklingen i fuld gang hos flygiganten Airbus.
I december 2018 testede firmaet dets VSR700-helikopter, der fløj en tur på en halv time og landede igen uden en pilot ombord.
Satellitter følger fly fra start til landing
Hidtil har passagerfly været usynlige for flyveledere, når de begav sig udover, da radiotårne på land højst har en rækkevidde på 400 km. Men nu rulles et nyt system ud, der følger flyene overalt på kloden fra satellitter.
Et verdensomspændende netværk af kommunikationssatellitter modtager data fra flyene og sender det ned til jordstationer.
Fly modtager også radiosignaler fra hinanden – bl.a. til deres automatiske antikollisionssystem.
Jordbaserede stationer modtager flyenes data fra satellitter og formidler dem videre til flyveledelsen.
Flyveledelsen kan med det nye system lade flyene flyve tættere og benytte mere optimale ruter. På nordatlantiske ruter alene kan det spare 300 mio. liter brændstof om året.
Fusionsfly flyver på en kop vand
Men ingeniørerne har endnu vildere drømme. Den amerikanske flyproducent Lockheed Martin fik i 2018 godkendt adskillige patenter på dele af en kompakt fusionsreaktor, der blandt andet skulle bruges i fly.
Fusion er processen, hvor to lette atomkerner smelter sammen til én tung. I forhold til traditionelle fossile brændstoffer udløser processen mere end en million gange så meget energi pr. kg brændstof.
Forskerne har dog jagtet den forureningsfri og næsten uendelige energikilde siden 1940’erne uden held.
36.877 passagerer rejser hver dag ad verdens travleste flyrute mellem den sydkoreanske ø Jeju og Seoul.
En af de store udfordringer er håndteringen af det flere millioner grader varme plasma, som det er nødvendigt at skabe for at få reaktionen til at ske.
Skulle firmaet have knækket koden og implementerer sin reaktor i et fly, vil det med et være slut med både forurening og forbrug af brændstof.
Maskinen vil være i stand til at blive i luften i en uge og flyve ti gange rundt om Jorden med så lidt som en kop vand i tanken.
Chefen for Lockheed Martins fusionsprojekt, Thomas McGuire, mener selv, at en testversion af motoren kan fungere i laboratoriet først i 2020’erne med de første test i luften blot fem år senere.
Fremtidens fly er drevet af ionvind
Under Ionflyet sidder rækker af positivt ladede stålwirer og negativt ladede bæreplaner sammen parvis. Bæreplanet har samme aerodynamiske form som en vinge.
En strøm sendes gennem stålwirerne, som skaber en sky af positive ioner omkring sig. De positive ioner tiltrækkes af det negative bæreplan.
På vej mod bæreplanet skubber ionerne til de øvrige luftmolekyler. Det er de molekyler, der udgør ionvinden, som driver flyet fremad.
En helt anden fremdriftsform blev i 2018 præsenteret af forskere på Massachusetts Institute of Technology-universitetet i USA.
Motoren virker ved, at wirer ved hjælp af stærk strøm ioniserer luftpartikler omkring dem.
Ioniserede partikler kan påvirkes af et elektrisk felt, og når de acceleres på, skubber de til luftens øvrige, uladede partikler og skaber det, forskerne kalder for en ionvind.
Se den første flyvetur for det brændstoffrie, ion-drevne fly fra MIT
Holdet bag forsøgene har beregnet, at når teknikken er moden, vil effektiviteten af en motoren være højere end en moderne jetmotor, samtidig med at den er lydløs og elektrisk.
Med luftfartens store forvandling lige om hjørnet går der måske ikke længe, før turen fra Skandinavien til New York er helt CO2-neutral og overstået på fire timer.