Kapcsolatfelvétel

Zöldinfó

Csupaszárny repülők és rezgéscsillapító algoritmusok – így alakítják a jövő repülését a magyar mérnökök

Karcsúbb szárnyak, zöldebb repülés – magyar kutatók dolgoznak a jövő repülőgépeinek fejlesztésén.

Létrehozva:

|

Töltse ki a napelem-kalkulátort, és tudja meg, mennyibe kerülhet Önnek! Ingyenes kalkulálás itt (x)

Néhány évtizede a repülés még ritka luxus volt, mára viszont sokunk életének természetes része. Nyári vakáció, pár napos városnézés, üzleti út: a világ bármelyik pontja elérhető néhány óra alatt – írja az alternativenergia.hu. Ugyanígy a légi csomagszállítás is mindennapjaink része lett, az online rendelések globális hálózatától a sürgős ipari szállítmányokig. A növekvő légi forgalom azonban nemcsak a repülőtereket, hanem a bolygónkat is terheli. Ezért vált kulcskérdéssé, hogyan tehetjük a repülést egyszerre zöldebbé, gazdaságosabbá és biztonságosabbá – még a legzordabb időjárásban is. Ezen dolgoznak hazai kutatók a világ legnagyobb repülőgépgyártóival vállvetve. A HUN-REN SZTAKI Rendszer- és Irányításelméleti Kutatólaboratóriumának (SZTAKI SCL) szakemberei többek közt az Airbusszal dolgoznak együtt a légi teher- és személyszállítás hatékonyabbá tételén. Az alacsonyabb fogyasztású és kisebb károsanyag-kibocsátású repülőgépek a gazdasági előnyök mellett a légiközlekedés ökológiai lábnyomát is csökkentik, sőt, a fejlesztések révén turbulens időjárás esetén is biztonságosabban repülnek.

A manapság elterjedt repülőgép tervezési elvekkel nem szakítva, pusztán a rendszerek szorosabb együttműködésének optimalizálásával mintegy 10–15 százalékos üzemanyag-megtakarítást sikerült elérni az elmúlt időszakban. Ennek egyik alapvető módja a repülőgépek szerkezeti hatékonyságának növelése, a gép aerodinamikai tulajdonságainak javítása. Ez azt jelenti, hogy minél kisebb legyen a légellenállása, miközben a szárnyai a lehető legtöbb felhajtóerőt adják a legkevesebb üzemanyag-felhasználással. Az Airbus kutató részlege már a 2035-re sorozatgyártásra kész gépek technológiáin dolgozik. A fejlesztések egyik célja, hogy aerodinamikai szempontból minél hatékonyabb, nagy karcsúságú szárnyakat hozzanak létre. A fesztávot viszont nem lehet akárhogyan növelni: ha túl vaskos a szárny, akkor nő a légellenállás és még a repülési stabilitás is csökkenhet. A hosszú és vékony szárnyak ugyanakkor jelentősen javíthatnak a gép aerodinamikai tulajdonságain – és az ezekkel kapcsolatos technológiai kihívások megoldásában éppen a SZTAKI SCL kutatásai segítenek.

Kísérleteznek olyan repülőgépekkel is, amelyek úgynevezett csupaszárny kialakításúak. Ezek elterjedése akár további 20–25%-os üzemanyagmegtakarítást is eredményezhetne, ugyanakkor számos új kérdést is felvetnek: sok reptér csak jelentős átalakításokkal lenne alkalmas az ilyen gépek fogadására, illetve az utasok kényelmes elhelyezése is gondot okozna. Emellett a vizsgálatok szerint sokan tartanak az ismeretlen, nem hagyományos formáktól. Az utasok bizalma pedig kulcskérdés: a gyártók és légitársaságok számára komoly kockázat lenne olyan nagy értékű repülőgépeket szolgálatba állítani, amelyekre az utazók egy része egyszerűen félne felszállni.

Advertisement

Flatterjelenség és aeroelaszticitás
„A hosszabb és vékonyabb szárnyak hajlamosabbak a rezonanciára, vagyis arra, hogy bizonyos körülmények között a kisebb rezgések felerősödjenek, és egyre nagyobb kilengést okozzanak. A repülőgép szárnyai esetében ezt flatterjelenségnek hívják. A nagy frekvenciájú, nem szabályozott rezgés pedig súlyos szerkezeti problémákhoz vezethet, sőt, a szárny akár el is törhet – magyarázza Vanek Bálint, a SZTAKI SCL vezetőhelyettese. – Ráadásul egyes repterek nem tudnak bizonyos szárnyfesztávolság fölötti gépeket fogadni. Ilyen esetekben a szárnyvégek felhajtására van szükség, ami egyrészt növeli a szárny tömegét, másrészt további feladatot jelent a pilóta – adott esetben a robotpilóta – számára.” A SZTAKI SCL egyik fő szakterülete éppen a szárnyak repülés közbeni rezgésének modellezése és csillapítása. A labor az aeroelaszticitással foglalkozik – azzal, hogyan hat egymásra a levegő áramlása és a repülőgépszárnyak rugalmas szerkezete. „A repülési tesztek egy része csak szimulációban valósítható meg, ezért matematikai modellek segítségével elemezzük a szárnyak viselkedését turbulencia, széllökések és egyéb extrém körülmények esetén. A modellek alapján tervezzük meg azokat az algoritmusokat, amelyekkel majd a robotpilóta szoftver képes a szárny viselkedését aktívan szabályozni” – tette hozzá Vanek Bálint.

A SZTAKI SCL emellett olyan apró, gyors működésű szárnyfelületeket is fejleszt, amelyek aerodinamikai módon képesek a repülés közben jelentkező veszélyes szárnyrezgés gyors kioltására. Az Európai Unió kutatás-fejlesztési keretprogramja, a Horizon2020 keretében az Airbusszal karöltve készítették el azokat a szárnyfelületet mozgató speciális aktuátorokat, amelyeket a sugárhajtású Falcon magánrepülőgépeket gyártó francia Dassault is használ.

Advertisement

Zöld Energia

Dél-koreai kutatók: a napelemfák akár 99%-kal csökkenthetik az erdőirtást

A faszerű struktúrákon elhelyezett panelekkel kisebb területen ugyanannyi energiát lehet megtermelni, mint egy napelemparkban.

Létrehozva:

|

Szerző:

Töltse ki a napelem-kalkulátort, és tudja meg, mennyibe kerülhet Önnek! Ingyenes kalkulálás itt (x)

Dan-Bi Um, a dél-koreai Korea Maritime Institute munkatársa tanulmányában arra jutott, hogy az úgynevezett napelemfák ugyanannyi áramot képesek termelni, mint egy hagyományos fotovoltaikus park, miközben az erdőborítás veszteségét akár 99%-kal is csökkentheti – számol be az alternativenergia.hu. A napelemfák a természetes fák morfológiáját utánozzák, a panelek az ágak és levelek szerepét töltik be. A vertikális kialakítás lehetővé teszi a lombkorona felső részében történő fotovoltaikus termelést, miközben elegendő fény jut le az aljnövényzethez. Um 3D-s térinformatikai adatokat használt, és 2012-es műholdképek alapján szimulált napelemfákat Dél-Korea Geoseong megyéjének part menti erdőjében. 2014-ben ugyanott egy sík, rögzített napenergia-telepet építettek 22 856 m² területen, legfeljebb 25º-os lejtőn, 271 m maximális magasságban, 4347 napelemmel, összesen 1000 kW kapacitással. Um a fotómontázsok elkészítéséhez Google Earth Pro képeket, Adobe Photoshopot és 3D terepmodellezést használt, ami elfogadott módszer a tervezett tájmódosítások vizualizálására.

A szimulált napelemfák a Hanwha Q CELLS Korea 2017-es szöuli telepítését vették alapul, a helyszínen egy 4,8-szer 4,1 m méretű fán 35 db 330 W-os panel található, azaz egy-egy fa 11,5 kW teljesítményű. A szakember fejlettebb, 450 W-os paneleket tartalmazó típussal is számolt, itt a teljesítmény 15,8 kW-ra nőtt.

A fákat 20 méteres távolságra helyezte el a szimulációban, így összesen területen 97 darab volt telepíthető. 1 MW eléréséhez 300 W-os panelekkel 87 fa, 450 W-os panelekkel 63 fa szükséges. A kutató kiemelte, hogy a napelemfák lineáris elrendezése az erdőborítás 99%-át megőrizheti, míg hagyományosan telepített napelemek esetén azonos teljesítmény eléréséhez az erdő 98%-át ki kellene vágni. Bár a kutatás Dél-Koreára összpontosít, a módszertan más országokban is alkalmazható a megújuló energia bővítése és az erdei ökoszisztémák védelme érdekében.

Advertisement

2022-ben a Korea Maritime Institute egy másik csoportja ugyanezen technológiára alapozva a fotovoltaikus erdő koncepciót javasolta: hegyvidéki erdőterületeken a lombkoronában napelemes termelés folyhatna, miközben a lentebb szinten megőrződne a széndioxid-elnyelés.

Advertisement
Tovább olvasom

Ezeket olvassák