Komt de Flying-V van de grond?
Onderzoekers van twee faculteiten werken aan een nieuw type vliegtuig, de Flying-V. Bij dit staartloze toestel zijn passagierscabine, vrachtdek en brandstoftanks geïntegreerd in de vleugel. Hoe levensvatbaar is dit ontwerp?
Na uren opgevouwen te zitten op een economy-stoeltje is zelfs de meest fervente reiziger de vliegpret wel vergaan. Tijd om even te gaan liggen op een echt bed. Of waarom niet even een drankje halen aan de bar of een hapje bij het buffet? Volgens Delftse industrieel ontwerpers ligt deze luxe ook voor economy-reizigers in het verschiet. Tenminste, als de Flying-V van de grond komt. In dit, voor de passagiersluchtvaart, radicaal nieuw vliegtuigontwerp zijn passagierscabine, vrachtdek en de brandstoftanks geïntegreerd in de vleugel. Het hele toestel is in feite één grote V-vormige vleugel.
De TU werkt al enkele jaren aan dit project. Een tijd lang leek het de fase van tekentafel niet te ontstijgen. Maar dit voorjaar besloot KLM om er geld in te steken. Hoeveel geld wil projectmanager dr. Roelof Vos (Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek) niet zeggen. “Het is een financieel steuntje. Tot nu toe voerden alleen studenten dit onderzoek uit en was de studie louter op papier, nu hebben we ook de middelen om technici aan het werk te zetten en een schaalmodel te maken.”
Deze maand is een deel van de romp (het interieur) van zo’n vliegtuig van de toekomst tentoongesteld tijdens de KLM Experience Dagen. Deze dagen worden georganiseerd naar aanleiding van de honderdste verjaardag van KLM.
Ook wordt daar een kleine radiografisch bestuurbare versie van het vliegtuig gepresenteerd, met een spanwijdte van 3 meter en een lengte van 2,5 meter (schaal 1 op 20).
Het interieur, met twee rijen van elk vier stoelen, was in augustus te zien tijdens het International Comfort Congres in het faculteitsgebouw van IO. Projectmedewerker van de Flying-V, Thomas Rotte, legt uit wat voor innovaties in het interieur verwerkt zitten.
“De stoelen zitten niet recht op één lijn zoals in een huidig toestel, maar verspringen, om meer been- en schouderruimte te creëren. Aangezien het vliegtuig een V-vorm heeft, en de lengterichting van de romp dus niet de vliegrichting is, levert het trapsgewijs plaatsen geen extra loze ruimte op. En per toeval kunnen we de stoelen daardoor ook precies in de vliegrichting zetten.”
Zitvlakken opvouwen
Ook aardig: de zitvlakken van de stoelen kunnen opgevouwen worden. “Dat vergemakkelijkt het boarding proces. Bijkomend voordeel is dat kinderen op de opgeklapte stoel prettiger kunnen zitten en dat volwassenen een andere houding kunnen aannemen om de benen te strekken.”
Voor de conferentiebezoekers is het even wennen. “Toegegeven, je zit iets ruimer. Maar het is ook een stuk intiemer”, zegt een dame die op de tweede rij zit. “Doordat de stoelen verspringen, zit ik schuin achter mijn buurman en kan ik makkelijk meelezen op zijn tablet.”
Voor de conferentiebezoekers is de opstelling van de stoelen even wennen.
Haar buurman verbaast zich er op zijn beurt over dat de stoelen niet evenwijdig aan de romp zijn geplaatst. “We worden toch misselijk op deze manier? We zitten niet in de vliegrichting.” Maar dat laatste is juist wel het geval, doordat het vliegtuig een V-vorm heeft.
Privacy
Voor het euvel van de privacy heeft promovenda Meng Li, van de sectie applied ergonomics and design, iets bedacht. Zij voorziet dat reizigers zichzelf in de toekomst kunnen afschermen met een kap die je tot aan de schouders over je heen kunt buigen. Hierin zit een beeldscherm verwerkt waardoor je ongestoord films kunt kijken tijdens de vlucht. De kap is doorzichtig, maar je kunt hem met een simpel schuifje ook donker maken.
Niet alleen de extra beenruimte en gadgets moeten zorgen voor extra comfort. In het toestel komen ook bedden. Volgens projectmedewerker Rotte is er ruimte voor stapelbedden tussen de spijlen, die voor extra stevigheid zorgen, aan de binnenkant van het vliegtuig .
Tijdens de conferentie zijn de bedden nog niet te zien. “Het was nog een hele toer om stapelbedden te maken die je ook in stoelen kunt transformeren”, zegt Rotte. “Dat is noodzakelijk, want bij het opstijgen en landen moeten passagiers verplicht zitten met een gordel om. We hebben een techniek bedacht en die gaan we patenteren.”
Het vliegtuig krijgt ook plekken waar je met vier mensen tegenover elkaar kunt zitten, net als in de trein. En loungestoelen die ver naar achteren kunnen worden gezet. Ook deze zijn trapsgewijs geplaatst om ruimte te besparen, maar dan in verticale richting. Hierdoor ligt de achterste passagier met zijn benen half onder de passagier voor hem.
Rest de vraag hoe de cabin crew drankjes en hapjes gaan uitdelen. Met rijen van vier stoelen lukt het al niet om de verste passagier te bedienen, laat staan als de rijen nog langer worden.
Rotte denkt dat de bediening misschien herzien moet worden. “De plek in het toestel waar de twee vleugels samenkomen, wordt lastig in te richten. Je krijgt daar passagiersstromen uit beide vleugels. Het is niet handig om daar stoelen te plaatsen. Een buffet daarentegen zou mogelijk zijn.”
Ons vliegtuig kan makkelijk verlengd of verkort worden. Dat is noodzakelijk om zo’n nieuw type vliegtuig rendabel te krijgen. Bij de blended wings die tot nu toe zijn ontworpen was dat niet mogelijk
Blended wing-concept
Terug in de tijd. Als sinds de jaren vijftig wordt er geschaafd aan straalvliegtuigen met de bekende sigaarvormige romp. Sinds deze toestellen het luchtruim veroverden, zijn ze energiezuiniger en stiller geworden, maar de rek is er uit. Voor een efficiëntieslag moeten vliegtuigfabrikanten overstappen op een radicaal ander ontwerp.
Vliegtuigen waarbij romp en vleugels ineen vloeien in een zogenaamde blended wing body, zijn veel aerodynamischer. Het leger maakt al sinds de jaren veertig gebruik van die vorm. Neem de Amerikaanse Northrop YB-49, die in 1947 voor het eerst vloog. De Flying-V lijkt er veel op. Alleen transporteerde de Northrop bommen en geen passagiers. In de burgerluchtvaart wil het niet vlotten met de blended wings. De Delftse onderzoekers hopen daar verandering in te brengen.
L&R-projectleider Roelof Vos legt uit dat het ontwerp op een cruciaal punt afwijkt van het oude blended wing-concept "Ons vliegtuig kan makkelijk verlengd of verkort worden. Dat is noodzakelijk om zo’n nieuw type vliegtuig rendabel te krijgen. Bij de blended wings die tot nu toe zijn ontworpen was dat niet mogelijk."
De Delftse ingenieurs borduren voort op een patent van Airbus. In 2014 plakte een student van de TU Berlijn, die stage liep bij Airbus, op de tekentafel twee A320-rompen in een V-vorm aan elkaar en gaf deconstructie een meer gestroomlijnde vleugelvorm. Hij plaatste twee kleine extra vleugeltjes aan de tips. Airbus zag wel wat in het ontwerp en patenteerde het.
Vos was geïntrigeerd. “Met een gezonde academische kritische houding zijn we een onafhankelijk onderzoek gestart. We zijn gaan rekenen en hebben de vorm wat aangepast.”
Doordat dit toestel een betere aerodynamische vorm heeft en een lager gewicht, zou het twintig procent minder brandstof moeten verbruiken dan de Airbus A350, die als referentie dient. De Flying-V moet ongeveer hetzelfde aantal passagiers gaan vervoeren (314) en dezelfde hoeveelheid vracht (160 kubieke meter).
Hoewel het toestel minder lang is dan een A350, heeft het dezelfde spanwijdte. Daardoor zou de Flying-V probleemloos gebruik moeten kunnen maken van de huidige infrastructuur op luchthavens en past het toestel in dezelfde hangar als de A350. Maar het zal nog een hele tijd duren voordat een vliegtuig als deze passagiers vervoert. Als het al doorgaat. “Passagiers zullen tot op zijn vroegst tot 2040 moeten wachten”, zegt Vos.
Assemblage model
Een deel van de romp wordt in elkaar gezet voor de conferentie.
Vlak voordat dit blad naar de drukker ging werd nog hard gewerkt aan het radiografisch bestuurbare model. Onderzoeker Malcom Brown (L&R) laat de werkplaats zien. Met een robotarm assembleert Brown stap voor stap het vliegtuig. “Binnenkort plakken we de onder- en bovenkant van het vliegtuig aan elkaar, en dan kunnen we nergens meer bij. Alle elektronica moet dan foutloos werken.”
Brown ziet een grote uitdaging in de stabiliteit van het vliegtuig. “Bij een traditioneel vliegtuig staat het roer ver naar achteren, bij de staart. Bij ons toestel moet er met de vleugels gestuurd worden. Dat is een stuk lastiger.”
Of het toestel zal vliegen voordat hij op Schiphol te zien is? Brown durft het niet met zekerheid te zeggen. “Hij zal in ieder geval niet vliegend op Schiphol gepresenteerd worden. Dat is te gevaarlijk. ”
G-krachten
Op technologiewebsite arstechnica.com werd kritisch gereageerd op het Flying-V-project. Het zal voor passagiers voelen alsof ze in een achtbaan zitten, stelt de site. Doordat reizigers relatief ver van de middenlijn van het vliegtuig zitten, ervaren ze hogere G-krachten op momenten dat het toestel draait. Dit zou zeker gelden voor economy class-passagiers omdat zij verder naar achteren en naar de zijkanten zitten.
Volgens Vos valt dit wel mee. “Airbus heeft er indertijd onderzoek naar gedaan door mensen in een simulator te stoppen. Tot 11 à 12 meter van de middenlijn hadden passagiers nergens last van. Die afstand houden wij aan.”
Belangrijke vraag is hoe snel de passagiers het toestel kunnen verlaten in geval van nood. Alle passagiers moeten het vliegtuig binnen 90 seconden hebben verlaten, gebruikmakend van slechts de helft van het aantal nooduitgangen. “Dat zullen we nog uitproberen”, zegt Vos. “Daar hebben we niet het echte toestel voor nodig. We gaan experimenteren met proefpersonen in een ruimte met hetzelfde formaat. Mogelijk zullen we het toestel moeten aanpassen om aan de evacuatie-eisen te voldoen. Maar ik verwacht niet dat dit een show stopper zal zijn.”