Truss-ondersteunde vleugel kan brandstof besparen

Luchtvaarttoestellen lijken vanaf de terminal misschien grotendeels vertrouwd, maar dat betekent niet dat luchtvaartingenieurs zijn gestopt met het opnieuw uitvinden van de vleugel. Boeing en NASA hebben een van hun meest intrigerende ideeën verder gebracht door een nieuwe reeks windtunneltests uit te voeren op een vleugelconcept van de volgende generatie dat uiteindelijk kan veranderen hoe passagiersvliegtuigen vliegen en hoeveel brandstof ze verbruiken.

Het concept heet een truss-ondersteunde vleugel. Op het eerste gezicht lijkt het nog steeds op de klassieke indeling die men verwacht van een commercieel vliegtuig: een lange romp met vleugels aan beide zijden. Kijkt u echter beter, dan wordt het verschil duidelijk. De vleugels zijn slanker en worden ondersteund door diagonale stutten die ze terugverbinden met de romp van het vliegtuig. Die extra structurele verbindingen zijn ontworpen om de vleugel efficiënter met belastingen om te laten gaan en tegelijk aerodynamische winst te behalen die een conventionele opzet moeilijk kan bieden.

Dat is belangrijk omdat betere lift en lagere weerstand het heilige doel zijn van modern vliegtuigontwerp. Als ingenieurs een vleugel kunnen bouwen die lift efficiënter produceert, zou een toekomstig vliegtuig tijdens belangrijke fasen van de vlucht minder brandstof kunnen verbruiken. In een industrie die onder toenemende druk staat om zowel de uitstoot als de operationele kosten te verlagen, kunnen zelfs bescheiden verbeteringen zich door hele vloten heen uitbetalen. Een grotere sprong zou van een heel andere orde zijn.

Een bekende vliegtuigvorm, opnieuw bedacht met een gedurfd idee

Deze laatste testcampagne vond plaats in Farnborough, Engeland, in een QinetiQ-faciliteit, waar Boeing en NASA gebruikmaakten van wat bekendstaat als een semispan-model. In eenvoudige termen betekent dat de helft van een vliegtuig. Het is een standaardmethode om luchtstroming en structurele krachten in een gecontroleerde omgeving te bestuderen zonder een prototype op volledige schaal nodig te hebben.

Het model was allesbehalve eenvoudig. Ingenieurs rustten het uit met systemen waarmee ze hoogliftmiddelen en bewegende besturingsvlakken konden nabootsen, waaronder slats en flappen. Dat betekende dat onderzoekers kritieke lage-snelheidsscenario's zoals start en landing konden simuleren, niet alleen stabiele kruissnelheden. Die momenten zijn extra belangrijk omdat ze zeer verschillende eisen aan een vleugel stellen, en elk ontwerp voor de echte wereld moet presteren over het hele vluchtgebied, niet alleen onder ideale omstandigheden.

De truss-ondersteunde vleugel zelf is geen schets van de ene op de andere dag. De wortels gaan terug naar Boeings SUGAR-onderzoeksprogramma, een afkorting voor Subsonic Ultra Green Aircraft Research, een langdurige inspanning gericht op het verkennen van schonere en efficiëntere vliegtuigen voor de periode 2030 tot 2035. Met andere woorden, dit maakt deel uit van een veel bredere poging om de toekomst van de commerciële luchtvaart opnieuw te overdenken zonder de praktische realiteiten van passagiersvervoer los te laten.

Er is echter een koerswijziging geweest. Boeing en NASA hadden een MD 90-conversie overwogen als onderzoeksvliegtuig om het concept verder te brengen naar vluchtproeven. Dat plan werd in de lente van 2025 gepauzeerd nadat Boeing zich terugtrok uit de inspanning om redenen die niet openbaar werden gemaakt. Desondanks leeft het bredere onderzoeksprogramma voort, en deze windtunnelresultaten laten zien dat het idee niet in de kast is gezet.

Voorlopig werken beide teams nog aan de data, dus harde prestatiecijfers zijn nog niet vrijgegeven. Toch heeft NASA al aangegeven dat het concept veelbelovend lijkt en het argument voor lager brandstofverbruik in toekomstige vliegtuigen kan ondersteunen. Dat is een voorzichtige manier om te zeggen dat de eerste signalen bemoedigend zijn, ook al is niemand bereid morgen een revolutie te beloven.

En toch is revolutie precies het woord dat boven dit project hangt. NASA heeft gesuggereerd dat voor een vliegtuig in de grootteklasse van een passagiersjet een truss-ondersteunde vleugel een ingrijpend herontwerp zou betekenen. Dat klinkt logisch. De commerciële luchtvaart beweegt zich meestal langzaam en met goede reden. Veiligheid, certificering, luchthavencompatibiliteit, onderhoud en de economie van luchtvaartmaatschappijen maken radicale veranderingen moeilijk door te voeren.

Reizigers zullen dus waarschijnlijk niet binnenkort aan boord gaan van truss-ondersteunde verkeersvliegtuigen. Maar juist dat maakt tests als deze interessant. Ze laten zien waar de industrie haar langetermijninzet plaatst. Duurzame vliegtuigbrandstof krijgt veel publieke aandacht. Elektrische vliegtuigen halen de krantenkoppen. Waterstof blijft debatten oproepen. Stilletjes zou het ontwerp van vleugels wel eens een van de belangrijkste strijdvelden kunnen worden in de poging toekomstige passagiersvliegtuigen schoner en efficiënter te maken.

Soms komt de grootste verandering in de luchtvaart niet voort uit het volledig overboord gooien van het ontwerp. Het komt door het vliegtuig herkenbaar te houden en vervolgens het onderdeel te veranderen dat het echte werk doet zodra het van de startbaan opstijgt.