Flyget

Marcus Sandberg om Flyget

Så bygger vi framtidens jetmotorer

Publicerad: 2010-02-18 07:02, Uppdaterad: 2011-11-02 17:11

Redan år 2000 insåg man att jetmotortekniken måste förändras radikalt för att ha en chans att nå klimatmålen. Så hur är läget på forskningsfronten gällande mer miljövänliga jetmotorer?

95 millningar
14 kommentarer
Bokmärk & dela artikelnTipsa om artikeln vie e-post
Facebook
Twitter
dela
skriv ut
Facebook
Twitter

Om författaren

Marcus Sandberg arbetar vid Metopia i Luleå, ett forskningsprojekt om framtidens flygmotorer.

För 10 år sedan sattes en vision upp av det europeiska rådet för flyg, ACARE (www.acare4europe.com) om att halvera koldioxidutsläppen 2020. Nu är vi halvvägs till 2020 och trycket från myndigheterna har växt ytterligare, eftersom klimathotet ytterligare satts i fokus, och nu ses visionen mer eller mindre som ett mål att uppnå (se t ex www.dream-project.eu/dream-overview.aspx). Redan år 2000 insågs att jetmotortekniken måste förändras radikalt för att ha en chans att nå visionen. Så hur är läget på forskningsfronten gällande mer miljövänliga jetmotorer?

Lättare material
Den klassiska utmaningen inom jetmotorutveckling är att öka prestandan samtidigt som vikten reduceras vilket kan låta paradoxalt. Vikten har ett direkt samband med bränsleförbrukningen som i sin tur har ett direkt samband med koldioxidutsläppen. Ett sätt att öka prestandan är att öka diametern på fläkten. För att inte öka massan, och allra helst minska den, har forskare och företag tittat på hur kolfiberkompositer kan användas istället för det traditionella titanet för fläktmodulen, se VITAL-projektet (www.project-vital.org) och Volvo Aero (www.volvoaero.com). Kolfiberkomposit kan skapas genom att impregnera kolfiberväv med epoxiharts och kan reducera vikten på jetmotorkomponenter med runt 30 %. Utmaningen med lättare material är att motorn riskerar bli för vek dvs. att den inte står emot alla kraftpåkänningarna vid en flygning. Dock visar forskningen och utvecklingen att det är möjligt att använda komposit i strukturella jetmotordelar, se t ex www.volvologistics.com/logistics/global/en-gb/news/Volvo%20Group%20news/_layouts/CWP.Internet.VolvoCom/NewsItem.aspx?News.ItemId=50042&News.Language=en-gb.

Växlade motorer och tryckökningar
Ett annat sätt är att använda växlade motorer som tillåter fläkten att rotera långsammare medan turbinen behåller sin hastighet. Detta minskar buller och bränsleförbrukningen medan motorns effekt ökar. Ytterligare ett sätt att minska koldioxidutsläppen är att öka trycket i motorns brännkammare men detta gör att kväveoxidutsläppen ökar vilket är ett forskningsproblem som behöver lösas. NEWAC (www.newac.eu) är ett EU-forskningsprojekt där nya idéer för motorkärnor där bland annat brännkammaren ingår utvecklas. Målet är utveckla fullt validerat teknik som minskar koldioxiden så att glappet till ACARE visionen minskas väsentligt.

Open rotor
En mer radikal skiljd jetmotor, åtminstone utseendemässigt men även prestandamässigt, är vad som kallas för Open rotor (www.enviro-live.com/news/science-technology/open-rotor-engines-loud-but-energy-efficient.html) håller på att testas och tack vare att de utanpåliggande rotorbladen inte begränsas av nacellens (jetmotorns ytterhölje) storlek kan rotorbladen göras mycket större vilket ökar drivkraften. Dock finns fortfarande många frågetecken gällande säkerhet och buller. Detta är en idé som utvecklades delvis på grund av oljekrisen men lades på hyllan när oljepriset sjönk igen. Dock satsar EU på forskning om Open rotor motorer eller propellerfläktmotorer, som de också kallas, som en del i jätteprojektet Clean Sky, www.cleansky.eu.

Datormodeller
Problemet med flygbranschen är inte att generera nya idéer. Problemet är att det tar tid att gå från idé till verklig användning eftersom förändringar tar tid då all ny teknik måste testas och certifieras in i minsta detalj innan den kan upp och flyga. Och tur är väl kanske det. Dessa tester är mycket kostsamma eftersom fysiska prototyper tillverkas. Flygindustrin har mångt och mycket spelat en avgörande roll för utvecklingen av datorprogram för simulering av jetmotorer och på det viset minska behovet av riktiga tester. Dock behövs det bättre datormodeller så att fler av jetmotorns egenskaper kan simuleras redan i de tidiga utvecklingsfaserna innan de tillverkas. I dessa tidiga utvecklingsfaser tas beslut som påverkar resten av utvecklingsprocessen. Här görs val som bestämmer, förutom prestandan, hur pass bra tillverkning eller underhållet kommer att fungera eller hur stor miljöpåverkan kommer att bli. Här är trenden att fler miljöaspekter börjar införas i datormodellerna för att kunna simulera fler delar av produktens användning.

Jetmotoroptimering: ett forskningsprojekt
Viktig är också att ta hänsyn till helheten inte bara suboptimera detaljerna. Problemet är bara att dagens simuleringsmodeller inte täcker allt och är inte sammanlänkade på ett effektivt sätt. I VINNOVA-projektet METOPIA (www.ltu.se/tfm/fpd/research/projects/METOPIA) forskar Luleå tekniska universitet och Volvo Aero om hur jetmotorn kan simuleras på ett sätt som gör det möjligt för Volvo Aero att utveckla sina jetmotorkomponenter så att hela jetmotorn optimeras i avseende på vikt och därmed miljöpåverkan.

Marcus Sandberg (1 artiklar)

Anmäl

Pingbacks som länkar till denna artikeln

[...] Läs mer Newsmill [...] Blogg:Attraktiva norrbotten » Så bygger vi framtidens je, 2010-02-19, 08:21

Trackback URL: http://www.newsmill.se/trackback/18439

14 kommentarer Logga in för att kommentera
I kommentarsfältet har kommentatorn juridiskt ansvar för sina inlägg.

Bra och intressant artikel.
Ska bli intressant att se vad alla miljödrömmare har att säga.

Permalänk | Anmäl #1 Dan, 2010-02-18, 08:01

Det här är väl ett försök till en miljödröm, i motsats till allt motstånd från diverse naturförnekare. Men författaren tar själv upp diverse dilemmman. (Till skillnad från sköndrömmaren Maria Rannka!) Och det tar alltså tid, 30-40 år att byta ut flygplansflottan. Då är vi redan vid 2050. Och ingen vet då hur vi kan spara till dess, när samtidigt flygandet, (även hos Andrs Carlberg!) är tänkt att öka.
"Perpetum mobile" är en dröm hos de som inte vill inse våra begränsade resurser. Svaret blir nog.
Interkontinentalt flyg för de viktigaste persontranporterna, tyvärr. Snabbtåg för de flesta kontintentala transporter.

Permalänk | Anmäl #2 Joakim Steneberg, 2010-02-18, 09:50

Suck, så fort det finns miljövänliga flygmotorer kommer miljömupparna och bakåtsträvarna hacka på något annat! Det kommer alltid finnas ett gäng som vill tillbaka till stenåldern. Det är så jobbigt att dessa personer får så otroligt mycket tid i massmedia!

Permalänk | Anmäl #3 Henrik@72, 2010-02-18, 10:47

Det är självklart att flyget skall minska sin bränsleförbrukning av ekonomiska skäl, den billiga oljan är på upphällningen. Men blanda inte klimathotsljuget i resonemanget, det behöva inte, det finns tillräckligt med goda skäl för att minska bränsleförbrukningen utan gröna lögner.

Dom gröna misantroperna kommer aldrig att bli nöjda i alla fall, privatbilismen, flyget, vår livstil, mänsklighetens blotta existens anser dom vara av ondo. Vi skall svälta oss in framtiden, tillväxt, ekonomisk och social utveckling är att betrakta som något ont. Glöm klimathotarna och deras gröna lögner!

Permalänk | Anmäl #4 Lejeune, 2010-02-18, 10:59

Artikeln nämner och länkar till motroterande propellrar (open rotor), men inget nämns om sänkt hastighet och hur mycket kombinationen påverkar bränsleförbrukningen. De bästa turbopropmaskinerna på 50-talet drog bara något mer än dagens jetmaskiner (per pass km). En sänkt hastighet med 1/3 och någon form av propellerdrift på ett stort plan borde halvera bränsleförbrukningen.

Dallasbaserade Southwest, världens största flygbolag mätt antal passagerare och med en flotta på cirka 500 jetmaskiner, har sänkt bränslekostnaderna med 42 milj USD. Restiden ökar 1-3 minuter. En resa från Frankrike till USA som tar 8 min mer sparar i bränsle 535 USD. Hastigheten minskar knappt 2 %. Vid en mindre sänkning verkar bränsleförbrukningen vara ungefär proportionell mot hastigheten.

http://www.msnbc.msn.com/id/24410809/

Om passagerarna på en thailandsresa skulle acceptera en ökad restid på 1 timme mot att de får fria drinkar så skulle det nog gå ihop väl för flygbolaget. Dessutom blir alla klimatsmarta. Och vad gör man inte för det.

Permalänk | Anmäl #5 Urban Persson, 2010-02-18, 20:56

Ett ganska kul projekt i Schweiz går ut på att flyga jorden runt med endast solenergi (solceller och elmotorer), http://solarimpulse.com/. Kärran är som ett uppförstorat segelflygplan, med 80 meters vingspann. I höstas flög första prototypen i lite mindre skala (60 meter). Blir spännande att se hur de lyckas!
Men därifrån till kommersiellt flyg är det lååååångt om ens genomförbart.
Mitt egna flygplan, en Nimbus 3DM, har som bäst haft bränsleekonomin 0,007liter/km. 0,004 om man räknar i passagerarkilometer. Det är ett segelflygplan med självstart ( i exemplet startade jag på 4 liter bensin och flög sedan 55 mil).

Permalänk | Anmäl #7 Daniel Silén, 2010-02-19, 09:25

Koldioxid är bara ett påhittat problem för att politiker kan beskatta lämpligt område, dvs flyg och bilism. Samtidigt som man subventionerar järnvägen!

Permalänk | Anmäl #8 TÅGMICKE, 2010-02-19, 19:51

Jag förstår inte hur nya motorer hjälper. Det lutar mer och mer åt att Peak Oil inträffade 2008. Så nu är det downhill from here. DET är grundproblemet. Koldioxid-utsläpp kommer knappast vara ett problem framöver, däremot vårt ekonomiska system som bygger på evig tillväxt och där billig energi är grunden.

Permalänk | Anmäl #9 Olle, 2010-02-21, 14:45

Redan idag förbrukar 737-800 hälften av vad en MD-80 gör.

Permalänk | Anmäl #10 Robert Suzic, 2010-02-21, 15:58

Artikeln kunde ha varit intressant, om författaren hade hållit sig till motorer, flyg tranmsporter och ekonomi. Vad tusan har dessa med klimattramset att göra? Noll! Kan vi inte få intressanta diskussioner utan dessa tributer till koldioxiden? Lägg!

Permalänk | Anmäl #11 Ture F., 2010-02-21, 20:31

d I Vacheron Constantin Egerie get a second car replica Burberry or buy a Rolex knockoff watches and for most people replica watches sale it's clearly the second Tissot PRS200 car. Let's face it, Tag Heuer Link luxury watches are designed L.U.C replica Chopard for the rich to Tudor Tudor quartz provide them with a replica Cartier Pasha "status symbol" they yearn Cartier Santos for that will help feed their, in most cases, large egos. However, not everyone can have style icon Gucci. Yo