Aviation
10.01.2020

Flygets framtid: de kommande hundra åren

Satu Dahl

 

Teknik, ekonomi och globalisering håller på att förändra flygindustrin i grunden på sätt som är lika spännande som utmanande. Hur ser den kommande tiden egentligen ut för branschen? Här ger experten Satu Dahl sin vision av flygets framtid.

 

Här får du veta:

 Hur flygindustrin arbetar för att minska sin miljöpåverkan.

 Om nya projekt inom eldrift som NASA och olika flygbolag arbetar på just nu · Hur flygplan som Flying-V, Airlander och Overture kan revolutionera vårt sätt att flyga.

 Hur nya material kan ge oss flygplan som kan förändra sin geometri i realtid för att matcha aktuella förhållanden.

 Mer om sannolikheten för att flyget i framtiden inte kommer att släppa ut någon koldioxid.

 
Elflygplan. Självkörande taxiflyg. Återvunnen matlagningsolja som drivmedel. Låter det bekant? Oavsett om du har hört talats om de här uppfinningarna eller inte så är de på gång – några har redan tagits i bruk medan andra är under utveckling.
 
Inom flygbranschen har utvecklingen redan gått längre än vad som är känt bland allmänheten. I många fall sitter designers och tekniker redan idag och arbetar med projekt som för de flesta av oss känns som de tillhör en avlägsen framtid.
 
 
Redan idag kan du bli medborgare i Asgardia, världens första rymdnation.

Luftfarts- och rymdindustrin är en av världens mest innovativa sektorer. Ända sedan H.G. Wells och Jules Verne på 1800-talet förutspådde gigantiska luftfarkoster har vår förmåga att drömma om en bättre framtid drivit på utvecklingen av ny teknik.

Idag kan det ibland kännas som att flygbranschen utmanar gränser på ett sätt som närmar sig science fiction.

Vår iver att kommersialisera rymden lär oss hela tiden mer om de material, den design och den ingenjörskonst som krävs för att driva en flygande farkost. Kanske kommer rymdturismen få lämna plats för ett mer permanent boende i rymden – det är redan möjligt att bli medborgare i Asgardia, världens första rymdnation. Om det låter för fantastiskt för att vara sant kan det vara värt att komma ihåg att det för bara 30 år sedan lät som ren fantasi att använda begagnad matlagningsolja som flygbränsle.
 

Hållbarhet och miljöfrågor är flygindustrins största utmaning det kommande århundradet.

Men även om flygindustrin har byggts upp och formats av innovation, globalt samarbete och ekonomisk tillväxt är det nu en fjärde faktor – miljö och hållbarhet – som påverkar mer än någonsin tidigare.

Så hur ser flygets framtid ut?

Tänkbara framtidsscenarion

Tack vare en stark ekonomisk tillväxt är det idag vanligare att flyga än någonsin tidigare.

Passagerarsiffrorna stiger över hela världen. Även om statistiken för 2019 inte är helt klar förväntas antalet resande slå nytt rekord med ca 4,6 miljarder inbokade passagerare – en ökning med svindlande 130 procent på 15 år (sedan 2004).

Historiskt sett har goda tider visat sig bromsa innovationstakten inom en bransch. Men trots den här utvecklingen har det hänt mycket inom flygindustrin. Till exempel har drönarteknik etablerat sig och påverkar idag allt från säkerhet och trafikövervakning till meteorologi och logistik. Ett annat exempel är PAV-fordon (Personal Air Vehicles), som fram till nyligen har setts som en utopisk fantasi – men nu snart kan komma att bli verklighet.

Futurologer överskattar ofta hur snabbt en viss teknologisk utveckling kommer att gå, medan de underskattar hastigheten på utvecklingen inom andra områden,  som påverkar det som de studerar minst lika mycket. Det är en kulturell truism att 1900-talets science fiction överskattade framstegen som skulle komma att göras inom rymdfarten, eftersom rymdforskning genom den så kallade rymdkapplöpningen låg så högt upp på den tidens globala agenda. Samtidigt underskattades ofta grovt vilka tekniska framsteg som skulle komma att göras inom till exempel IT och telekom – branscher som har påverkat vår värld enormt mycket mer än rymdresor.

 

Futurologer överskattar ofta en viss teknologisk utveckling, medan de underskattar andra.

Från ekonomisk tillväxt till mobiltelefoner har alltså flygindustrin påverkats av en mängd faktorer – som vid en första anblick inte alls har med flygplan och infrastruktur att göra. Vad är det som säger att våra förväntningar för de kommande hundra åren är mer träffsäkra?

Även om vi fortfarande kanske drömmer om att göra som familjen Jetson och pendla till jobbet i en flygande bil, så är det fullt möjligt att PAV-fordon, om de blir verklighet, får begränsad användbarhet på grund av sin miljöpåverkan.

– En av de största utmaningarna kommer att vara flygets miljöpåverkan, säger John Strickland som driver JLS Consulting och är en ledande auktoritet inom den globala flygindustrin med regelbundna framträdanden på BBC, Bloomberg och CNN.

Över hela världen fokuserar konsumenter, regeringar, investerare och företag i allt högre utsträckning på hur användningen av fossila bränslen påverkar vår framtid. Ett sådant projekt är CORSIA, en plan som har tagits fram av International Civil Aviation Organization (ICAO) för att se hur en koldioxidneutral tillväxt inom flygbranschen kan uppnås med början 2020. Branschens långsiktiga mål – att få ner koldioxidutsläppen med 50 procent jämfört med 2005 – kommer att kräva direkta åtgärder.

– CORSIA förlitar sig på utsläppsenheter från koldioxidmarknaden för att kompensera de koldioxidutsläpp som inte kan minskas genom ny teknik eller hållbara flygbränslen, förklarar Jane Hupe, biträdande föreståndare för miljö vid FN:s International Civil Aviation Organization.

Med International Air Transport Associations (IATA:s) målsättning att en miljard passagerare ska ha flugit med en hållbar flygbränsleblandning till 2025 behöver sektorn spänna bågen hårt och sikta högt med ambitionen för sin gröna innovation.

På medellång sikt: de närmaste 50 åren

Enligt NASA:s bedömning är rymden en värdefull miljö för forskning och utveckling av teknik som sedan kan komma till nytta hos kommersiella partners här på jorden. Ett historiskt exempel är satellitnavigation (satnav) som när det introducerades på den kommersiella marknaden framstod som science fiction.

 

Rymden är en värdefull miljö för forskning och utveckling

Rymden fyller en viktig FoU-funktion för flygindustrins framtid. Boeing, Airbus och andra flygplanstillverkare har ingått partnerskap med rymdbyråer för att ta fram nya metoder för allt från drift till robotassisterad navigation och kylning. Så vad kan vi förvänta oss framöver?

En framtida realitet är flygplan som drivs av solenergi. NASA:s Solar Electric Propulsion-projekt håller på att ta fram teknik som kan göra det möjligt med längre och tekniskt mer avancerade forskningsexpeditioner för utforskning av rymden, både för både stater och kommersiella kunders räkning.

 

Hållbar framdrivningsteknik – den kommersiella flygindustrins heliga Graal.

Hållbar framdrivningsteknik håller på att bli den kommersiella flygindustrins heliga Graal, flera flygplanstillverkare arbetar på området. Airbus meddelade nyligen att de öppnar en ny testanläggning i tyska Ottobrunn, där ska de helt ägna sig åt att utforska alternativa framdrivningssystem och bränslen. De kommer att testa de senaste elektriska och hybridelektriska motorerna och ta fram helt nya alternativa framdrivningsenheter med låga utsläpp.

Morgondagens plan – med nollutsläpp?

Sådana är utsikterna på medellång sikt. Men hur är det med designen som ska forma en hållbar framtid?

Idag ser vi en intensiv aktivitet med dussintals nya och spännande flygplanskoncept som är på gång. De vi känner till är bland annat ”Flying-V” och andra futuristiskt formade plan, överljudsflygplan samt Airlander, en ny sorts hybridplan från Storbritannien.

Airlander 10 har tagits fram av Hybrid Air Vehicles (HAV) och är ett plan som kombinerar beprövad luftfarts- och rymdteknik från flera olika luftskepp, helikoptrar och flygplan med fasta vingar.

 

Airlander har tagits fram för att nå avlägset liggande platser och öppna nya möjligheter för logistik, transport och katastrofhjälp.

Airlander kan landa på och starta från alla möjliga plana ytor och har tagits fram för att nå avlägset liggande platser och öppna för nya möjligheter för logistik, transport och katastrofhjälp.

Men kanske ännu mer häpnadsväckande än själva flygplanet är det faktum att företaget arbetar för att nolla koldioxidutsläppen från sin produktion.

– Vi tittar aktivt på alla tillgängliga lösningar för att nå nollutsläpp av koldioxid, säger HAV. I närtid fokuserar vi på att få produktionen av Airlander 10 typcertifierad.

Målsättningen är att starta produktionen av Airlander 10 och inleda typcertifieringsprogrammet under de närmaste månaderna. Provflygningsfasen planeras till 2022, med målet att planet sätts i passagerartrafik under 2024.

När det sker får marknaden ett flygplan som dels är miljövänligt i sig, dels har låga koldioxidutsläpp. Men HAV slutar inte där.

 

HAV är säkra på att kunna få fram en Airlander med nollutsläpp inom de närmaste tio åren.

– Vårt team av ingenjörer har redan börjat arbeta vidare för att skapa en utvecklingstrappa som ytterst leder till att vårt flyg inte orsakar några utsläpp, säger företaget. De studerar en mängd olika teknologier för att kunna få fram den produktion, lagring och överföring av energi som krävs för att flyga Airlander utan att använda fossila bränslen. Här ingår vårt samarbete med Collins Aerospace och University of Nottingham för att ta fram eldrift för Airlander

HAV säger att de är säkra på att kunna få fram en Airlander utan utsläpp inom de närmaste tio åren.

Morgondagens flygplan

En förhandsvisning av framtidens fantastiska maskiner som sätter hållbara flygtransporter i fokus.

Det eleganta Overture från USA-baserade Booms är ett kommersiellt flygplan med 55–75 sittplatser som nu har lämnat designstadiet.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Det eleganta Overture från USA-baserade Booms är ett kommersiellt flygplan med 55–75 sittplatser som nu har lämnat designstadiet. Boom testar sin spetsteknologi på det futuristiska demonstrationsplanet XB-1.

Personal Air Vehicles (PAV) har setts som en utopisk fantasi, men nu är tekniken här.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Personal Air Vehicles (PAV) har setts som en utopisk fantasi, men nu är tekniken här.

Den nya vågen av flygteknologi och designers har influerats av Buckminster Fullers geodetiska kupoler.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Den nya vågen av flygteknologi och designers har influerats av Buckminster Fullers geodetiska kupoler.

Den brittiska Airlander-prototypen använder teknik som hämtats från olika luftskepp, helikoptrar och flygplan med fasta vingar.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Den brittiska Airlander-prototypen använder teknik som hämtats från olika luftskepp, helikoptrar och flygplan med fasta vingar. Den har tagits fram av Hybrid Air Vehicles (HAV) som strävar efter att kunna flyga den utan utsläpp.

NASA:s solenergiprojekt har som mål att ta fram teknik som möjliggör längre och mer avancerade rymdresor.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NASA:s solenergiprojekt har som mål att ta fram teknik som möjliggör längre och mer avancerade rymdresor.

Ju lättare, desto bättre

Visionären Buckminster Fuller och arkitekten Shoji Sadao kom under 1960-talet med ett anspråkslöst svar på utarmningen av jordens ändliga resurser. Project for Floating Cloud Structures (Cloud Nine) var ett otroligt koncept med luftburna städer inuti gigantiska geodetiska sfärer. Fuller menade att det skulle räcka med att höja lufttemperaturen inuti sfärerna med en grad jämfört med omgivningen för att få dem att sväva.

Den här visionen har fortsatt att inspirera flygplansdesigners, inte bara genom dess sinnrikhet utan också för de uppenbara utmaningar som den medför vad gäller praktisk genomförbarhet och dess konstanta påminnelse om att hela tiden ha storlek och vikt i åtanke.

Den tidigare NASA-administratören Mike Griffin var känd för att ha myntat frasen ”Ja, om…” när han bad sina team att undvika raka ”nej” som svar. Istället skulle de tänka på de hinder man skulle behöva ta sig förbi för att komma till ”ja” – även om det först verkade omöjligt. Med det sättet att tänka blir det plötsligt inte omöjligt för människor att bo på Mars. Det är faktiskt möjligt, om vi bara kan hitta ett sätt att bilda nytt syre för att fylla på förråden och dessutom kan odla mat där. Det var också dessa faktorer som kom att styra inriktningen på den forskning som utfördes av NASA:s arbetsteam.

 

Nya högpresterande kompositmaterial och tillverkningsmetoder kommer att vara avgörande för att få ner flygplanens vikt.

Vikten har enorm betydelse för alla svävande föremål, vare sig det rör sig om geodetiska sfärer eller flygplan. För flygplan är vikten en stor sak eftersom den påverkar bränsleförbrukningen. Ett praktiskt sätt att göra flyget mer hållbart är därför att göra planen lättare.

Dr Ben Woods undervisar på University of Bristols institution för luftfart och rymdingenjörskonst. Han säger att framtagandet av innovativa kompositmaterial och strukturer är en otroligt viktig del i utvecklingen av grönare och mer hållbara koncept för framtidens resande.

– Alla flygplan lyder under samma fysiska lagar, säger han. Och de lagarna säger att ju tyngre något är, desto mer bränsle måste det förbruka för att kunna flyga.

– Därför är det nya högpresterande kompositmaterial, strukturer och tillverkningsmetoder, som Bristol Composites Institute och andra forskargrupper världen över håller på att ta fram, som är helt avgörande för om man ska lyckas få ner flygplanens vikt tillräckligt mycket för att göra både konventionella plan och nya modeller mer hållbara.

 

På ritbordet finns helt revolutionerande tankar och idéer, som ett flygplan som kan ändra form.

Woods berättar att forskarna håller på att ta fram starkare, styvare och lättare fibermaterial och polymermatriser som kan användas i kompositmaterial. Fokus ligger inte bara på att minska vikten utan också på hållbara processer och återvinning.

På ritbordet finns också helt revolutionerande idéer om intelligenta flygplan som kan ändra sin form under flygningen och på så sätt anpassa sig efter rådande förhållanden. Med effektivare flygning och lägre bränsleförbrukning som resultat.

Woods berättar att området strukturell design allt mer flätas samman med aerodynamiken när forskarna tar fram mer flexibla vingstrukturer, där en helt ny strukturell uppbyggnad gör att flygplanet kan anpassa eller ”morfa” sin geometri i realtid allt eftersom förhållanden ändras. Det gör att bränsleförbrukningen hela tiden minimeras.

Bränsle för en bättre framtid

Andra uppfinningar på gång är mer miljövänliga överljudsflygplan.

Företaget Boom i Colorado, USA, arbetar med sin Overture, ett kommersiellt överljudsflygplan med 55–75 sittplatser. Tekniken och specifikationerna utvecklas och förfinas utifrån de tester företaget gör med demonstrationsplanet XB-1.

Målet är att Overture ska tas i bruk i mitten av 2020-talet och då använda sig av innovativ miljöteknik.

– Vi har redan gjort framgångsrika motortester med rent biobränsle och utformar planet så att det kan flygas på flera olika bränslen, berättar företaget.

Hur kommer vi då att flyga om 20 år och ännu längre in i framtiden? IATA uppskattar att antalet passagerare kan komma att fördubblas till 8,2 miljarder 2037. Det gör att det är bråttom att få fram lösningar för att hantera utsläppen. Men går det verkligen att ställa om driften av samtliga flygplan till 100 procent hållbart flygbränsle under det här århundradet?

Det finns organisationer som har som uppgift att förutsäga flygindustrins framtid. En av dem är Air Transport Action Group i Genève som ”arbetar för att främja flygbranschens hållbara tillväxt till förmån för vårt globala samhälle”.

 

Det borde vara möjligt att övergå helt till hållbara flygbränslen långt innan århundradets slut.

Michael Gill, vd för Air Transport Action Group, ser framför sig hur hållbart flygbränsle, likt det Neste producerar, inom en nära framtid kommer att utgöra en ny global norm:

– Även om vi tror på den tekniska utvecklingen av el- och hybridflygplan för kortare flygningar, kommer huvuddelen av planen fortfarande att kräva flytande bränsle – och det borde vara möjligt att övergå helt till hållbara flygbränslen långt innan århundradets slut, säger han.

Så vad står egentligen i vägen för Gills vision om hur världen ser ut 2100?

– Det kommer att krävas en enorm insats av flygindustrin och världens regeringar, men också av traditionella bränsleleverantörer som hittills inte på långa vägar har gjort tillräckligt, menar han.

Fördelar med olika material

Det är inte många av oss som har mål som sträcker sig fram till 2050. Men Nestes Sami Jauhiainen, vice vd för affärsutveckling av förnybara flygbränslen, arbetar med blicken fäst vid horisonten.

– Ny produktionsteknik för hållbara flygbränslen kommer att vara en mycket viktig del för att flygindustrin ska kunna nå sitt mål med att minska flygets nettoutsläpp av koldioxid med 50 procent till år 2050. De råmaterial som finns tillgängliga idag, avfall samt olje- och fettrester, kan med dagens globala tillgång på minst 30 miljoner ton per år få en betydande effekt på flygindustrins koldioxidutsläpp. Men efterfrågan kommer att öka, upp mot hundratals miljoner ton, säger han.

 

Det finns många råmaterial som har det som krävs. Fast avfall från kommunerna och oljor som utvinns ur alger är alla aktuella alternativ.

Så vad kommer morgondagens hållbara flygbränsle att tillverkas av?

– Det finns många råmaterial som har det som krävs, säger Jauhiainen. Fast avfall från kommuner och oljor som utvinns ur alger är alla aktuella alternativ, vid sidan av restprodukter från skogs- och jordbruk samt kemisk återvinning av plastavfall. Power-to-liquid-bränsle från vätgas som producerats med förnybar energi är också ett tilltalande långsiktigt alternativ eftersom det inte är lika begränsat vad gäller tillgången på råmaterial.

Flygs av algoritmer

Professor Iain Gray leder luft- och rymdfartsforskningen vid brittiska Cranfield University och förutspår hur branschen kommer att utvecklas på lång sikt.

– Flygindustrins framtid och tillväxtagenda kommer att domineras av hållbarhetsfrågorna, efter att de tre senaste decennierna ha dominerats av drifteffektivitet och att göra flygresor mer tillgängliga för den större allmänheten, menar han.

 

Flygindustrins framtid och tillväxtagenda kommer att domineras av hållbarhetsfrågorna.

Han ser det här som en förskjuten medvetenhet som kan förändra vårt sätt att flyga, på samma sätt som de senaste 40 årens reseboom har förändrat vårt sätt att tänka på att flyga. När allt kommer omkring, påpekar han, kostar det ungefär lika mycket att flyga nu som det gjorde på 1970-talet.

Gray tror att flygindustrin i framtiden kommer att vara beroende av ett mer sammanhållet system som inte bara omfattar flyget, utan även rymdfart och markbundna transporter. Det ställer krav på att luftrumsplaneringen optimeras och att stater och företag samarbetar för att tillgodose miljökrav  både luften och på marken.

– Vår framtid i luften handlar inte om att cirkla runt Heathrow i 20 minuter utan om att använda AI för styrning av flygtrafiken. På marken bör flygplatserna fokusera på att använda fordon som inte orsakar några utsläpp.

 

Vår framtid i luften handlar inte om att cirkla runt Heathrow i 20 minuter utan om att använda AI för styrning av flygtrafiken.”

Kommer flyget att lyckas komma ner till noll utsläpp av koldioxid innan århundradet är slut?

Det återstår att se. Branschen med sin starka drivkraft för att utvecklas och ligga i framkant, kommer att arbeta hårt för att det ska bli så.

Som Jules Verne skrev: ”Det finns inga oöverstigliga hinder; det finns bara starkare och svagare viljor, det är allt.”

Det är dags att både världen och branschen ansluter sig till tidigare NASA-anställde Mike Griffin och antar den utmaning han gav sina forskare. För att göra flyget hållbart behöver vi alla samarbeta för att komma fram till ett ”Ja”.

Share article