X-57: Avionul electric al NASA se pregătește să zboare. Iată cum avansează aviația fără emisii

Avionul experimental X-57, dezvoltat de NASA, urmează să zboare, pentru prima dată, în acest an. El are 14 propulsoare cu elice impresionante de-a lungul aripilor sale care sunt alimentate în întregime cu electricitate.

Ştirea sună grozav, având în vedere că trebuie să renunțăm la combustibilii fosili, dar cum ar putea avionul electric revoluţionar de la NASA să satisfacă cererea tot mai mare pentru transportul aerian?

Găsirea unei alternative la combustibilii pentru aviație, cum ar fi kerosenul, va fi esențială dacă dorim să continuăm să zburăm.

X-57 folosește baterii cu litiu pentru motoarele electrice care pun în mişcare elicele sale. Din păcate, energia obținută de la bateriile electrice, raportată la greutatea lor, este de 50 de ori mai mică decât cea obținută din combustibilul de aviație.

X-57 este un avion Tecnam P2006T modificat, cu patru locuri, construit în Italia. El se bazează pe o aşa-numită „propulsie distribuită” constând dintr-o mulțime de elice, motoare mici și multe baterii electrice răspândite pe aeronavă.

Avionul experimental X-57

Această soluţie constructivă reprezintă o temă interesantă de cercetare și dezvoltare care poate fi găsită în multe modele experimentale de avioane electrice.

Ceea ce este diferit la X-57 este că aripile sale sunt complet reproiectate cu elice poziționate pentru a optimiza fluxul de aer în jurul lor. Atunci când nu este necesară o elice, palele acesteia pot fi pliate înapoi pentru a reduce rezistența la înaintare.

Propulsoarele cu elice au renăscut. Acestea au devenit nu doar mai eficiente, ci și mai puțin zgomotoase și mai accesibile. Viteza și unghiul de pas al elicelor pot fi modificate chiar și în timpul zborului pentru a se adapta la diferitele viteze ale aeronavei necesare pentru decolare, aterizare și croazieră.

Densitatea aerului se modifică cu altitudinea și afectează forța de propulsie a elicei. În prezent se pot realiza propulsoare cu elice care funcționează eficient la toate altitudinile și vitezele, ceea ce înseamnă că putem profita la maximum de energia stocată în baterii. Noile modele de propulsor, cum ar fi primul propulsor cu 11 pale (pe avionul Piper Cheyenne), pot obține o tracțiune foarte mare chiar și la o densitate mare a aerului.

Unele aeronave utilizează „propulsia vectorială” unde prin rotirea propulsoarelor cu elice se asigură în plus decolarea şi aterizarea pe verticală. Aceste aeronave pot semăna mai mult cu elicopterele decât cu avioanele și acest lucru ar putea însemna că aeroporturile convenționale, cu piste lungi și terminale mari, vor fi de domeniul trecutului.

X-57 testat în 2019. Credit: Armstrong Flight Research Center al NASA/Steve Parcel

Tehnologia bateriei

X-57 folosește baterii litiu-ion. Acest lucru se datorează faptului că proiectul urmăreşte în principal găsirea unor soluţii noi pentru propulsoare și aripi, mai degrabă decât dezvoltarea unor baterii optime.

Aceasta va fi o provocare importantă de depășit pentru dezvoltatorii de avioane electrice. Bateriile cu litiu sunt aproape cele mai bune pe care le avem până acum, dar încă sunt grele. Litiul metalic este, de asemenea, periculos, deoarece se aprinde ușor.

Există avantaje prin utilizarea bateriilor. Greutatea lor rămâne constantă pe tot parcursul zborului, ceea ce înseamnă că nu trebuie să fie depozitate în aripi, așa cum a fost, în mod tradițional, combustibilul de aviație. În cazul combustibilului lichid, greutatea avionului se reduce semnificativ pe măsură ce se consumă combustibilul, iar menținerea combustibilului în aripi asigură păstrarea echilibrului aeronavei.

Cu toate acestea, densitatea energiei sau cantitatea de energie pe care o conține o baterie în comparație cu greutatea sau dimensiunea sa este cea care contează cu adevărat.

Chiar dacă noi progrese privind dezvoltarea bateriilor se obţin în continuare, cum ar fi bateriile create pe baza tehnologiei cuantice, trebuie să menţionăm că deşi acestea se încarcă mai repede decât bateriile normale ele nu vor înlocui bateriile cu litiu.

Ceea ce așteptăm cu adevărat este o revoluție în tehnologia bateriilor, una care să ofere o densitate energetică comparabilă cu a combustibilului de aviație.

Este X-57 viitorul aviaţiei?

Cu o autonomie de aproximativ 160 km și un timp de zbor de aproximativ o oră, X-57 nu este de așteptat să concureze cu aeronavele convenţionale pentru zborul pe distanțe lungi. Cel puțin nu imediat.

În schimb, zborurile pe distanţe scurte cu aproximativ zece pasageri sunt o perspectivă bună și potențial realizabile pentru aeronavele electrice.

Avioanele alimentate cu hidrogen sunt, de asemenea, de mare interes deoarece densitatea energetică a hidrogenului este de aproape trei ori mai mare decât cea a combustibilului de aviație convențional.

Hidrogenul este însă un gaz care trebuie depozitat în rezervoare de combustibil sub presiune pentru a-și reduce volumul. Acest lucru ar necesita o regândire completă a proiectării aeronavei. Deşi s-au efectuat unele cercetări cu hidrogen depozitat ca lichid la -253°C, hidrogenul este interesant, dar probabil nepractic.

Combustibilii sintetici sunt deja pregătiţi ca înlocuitori pentru carburanții de aviație dar sunt costisitori. Poate că odată cu dezvoltarea acestei tehnologii ei vor deveni mai ieftini, dar costul zborului va creşte pe măsură ce ne îndepărtăm de combustibilii fosili.

Aproape sigur, bateriile vor alimenta aeronavele electrice pe distanțe scurte în viitorul apropiat și dacă va exista o revoluție în tehnologia bateriilor atunci viitorul aviației va fi complet schimbat.

În cele din urmă, ne vom confrunta cu un ultimatum: fie ne dăm seama cum să facem avioane care nu au nevoie de combustibili fosili, fie ne oprim din zbor.

Traducere după X-57: NASA’s electric plane is preparing to fly – here’s how it advances emissions–free aviation