Οι σχηματισμοί των επιβατικών αεροσκαφών είναι το μέλλον προκειμένου να επιτευχθούν οικονομικότερες πτήσεις;

Με ένα φιλόδοξο πρόγραμμα της Airbus, οι επιστήμονες προσπαθούν να μιμηθούν το πέταγμα των πουλιών σε σχηματισμούς.

Τα πτηνά θεωρούνται οι αδιαμφισβήτητοι «μετρ» στην αεροδυναμική. Όσες υπολογιστικές προσομοιώσεις κι αν δοκιμάσουν οι πιο έμπειροι και εξειδικευμένοι επιστήμονες, δεν πλησιάζουν καν την τελειότητα των… φτερωτών αυθεντιών.

Κι αυτήν ακριβώς την τελειότητα φιλοδοξούν να μιμηθούν στην εμπορική αεροπλοΐα οι ερευνητές της Airbus UpNext για να χαράξουν το μέλλον των αερομεταφορών.

Αρκετά νωρίς, περίπου πριν από έναν αιώνα, οι επιστήμονες πτήσεων και αεροδυναμικής άρχισαν να κατανοούν πώς τα πτηνά ενίσχυσαν την αεροδυναμική τους αποτελεσματικότητα, πετώντας σε στενούς σχηματισμούς και αξιοποιώντας την αλλαγή της ροής του αέρα στο πέρασμα κάθε πουλιού. Στο πλαίσιο αυτό, η Airbus UpNext, μια θυγατρική τού ευρωπαϊκού κατασκευαστή αεροσκαφών, αναμένεται να πραγματοποιήσει δοκιμαστική πτήση αεροσκαφών σε σχηματισμό, μιμούμενη την οικονομία ενέργειας των πτηνών.

Αρχικά, στο πλαίσιο του προγράμματος fello’fly, η εταιρεία έκανε τις πρώτες δοκιμαστικές παράλληλες πτήσεις ενός Airbus A380 και ενός A350-900 το 2016, φιλοδοξώντας να αποδείξει, να καταγράψει και να ποσοτικοποιήσει τις πτητικές δυνατότητες ενός σχηματισμού αεροσκαφών.

Στη συνέχεια, από τον Μάρτιο του 2020, οι σχηματισμοί περιλαμβάνουν δύο A350 ενώ το πρόγραμμα αναμένεται να επεκταθεί το 2021 με την εμπλοκή αεροπορικών εταιρειών, ελεγκτών εναέριας κυκλοφορίας και παρόχων υπηρεσιών αεροναυτιλίας.

«Είναι κάτι πολύ, πολύ διαφορετικό απ’ ό,τι η πολεμική αεροπορία θα αποκαλούσε “πτήση σχηματισμού”. Δεν έχει να κάνει με στενό σχηματισμό» εξηγεί στο CNN Travel η δρ Σάντρα Μπουρ Σέφερ, διευθύνουσα σύμβουλος της Airbus UpNext.

Οικονομία καυσίμου

Εν πτήσει, τα αεροσκάφη απελευθερώνουν ένα περιδινούμενο κύμα αέρα από τα άκρα των φτερών τους, γνωστό ως «δίνη ακροπτερυγίου» (wingtip vortex).

Οι πανίσχυροι στρόβιλοι, ιδίως εκείνοι που προκαλούνται από μεγάλα αεροσκάφη, είναι γνωστό πως μπορούν να ανατρέψουν μικρότερα αεροπλάνα που έρχονται αντιμέτωπα με τις οριζόντιες δίνες ρεύματος.

«Οι πιλότοι εκπαιδεύονται να μην πετούν στη δίνη ενός προπορευόμενου αεροσκάφους» εξηγεί η Μπουρ Σέφερ, έμπειρη μηχανικός δοκιμών πτήσεων.

«Θα απέχουν 1,5 με 2 ναυτικά μίλια από το προπορευόμενο αεροσκάφος και θα είναι ελαφρώς μετατοπισμένα, κάτι που σημαίνει πως θα βρίσκονται πλευρικά της δίνης. Δεν θα είναι πλέον δίνη, παρά ένα ομαλό ρεύμα περιδινούμενου αέρα που θα βρίσκεται δίπλα στη δίνη και του οποίου θα αξιοποιούμε την ώθηση ανόδου».

Η αξιοποίηση της ανοδικής αυτής δυναμικής του ρεύματος που παράγει η δίνη αποκαλείται «ανάκτηση ενέργειας».

Η Σέφερ σημειώνει πως οι επερχόμενες πτήσεις με τη χρήση δύο Α350 μπορούν να αποδείξουν πως σε πτήσεις μεγάλων αποστάσεων μπορεί να εξοικονομηθεί καύσιμο μεταξύ 5% και 10%, «κάτι που αποτελεί τεράστιο νούμερο.

Αυτός είναι ο λόγος που θέλουμε να το επισπεύσουμε. Δεν είναι σήμερα κάτι ολοκληρωμένο, ωστόσο είναι κάτι στο οποίο πιστεύουμε πολύ έντονα».

Στα «βήματα» των πουλιών

Παρότι ίσως φαίνεται εύκολο απλώς να βλέπει κανείς ένα σμήνος πουλιών για να διαπιστώσει την οικονομία ενέργειας από την αεροδυναμική των σχηματισμών τους, στην πραγματικότητα δεν είναι.

«Τα πουλιά το κάνουν αυτό εδώ και εκατομμύρια χρόνια. Ωστόσο, το μειονέκτημα το δικό μας είναι πως δεν μπορούμε να κάνουμε τέτοιου είδους ελεγχόμενα πειράματα τόσο εύκολα» σημειώνει ο δρ Τσαρλς Μπίσοπ, της Σχολής Φυσικών Επιστημών στο Πανεπιστήμιο της Ουαλίας.

Ο Μπίσοπ επικαλείται μια μελέτη-ορόσημο τού 2001 από τον Henri Weimerskirch που είχε δημοσιευτεί στη διεθνή επιθεώρηση Nature, όπου ο ερευνητής και η ομάδα του είχαν πρόσβαση σε εξημερωμένους πελεκάνους – είδος γνωστό μεταξύ των πτηνών για τους καλύτερους πτητικούς σχηματισμούς τους, καλύτερους από εκείνους της χήνας ή του κύκνου.

«Η έρευνά τους είναι τυπικά η μόνη που περιέχει άμεσες αποδείξεις του ενεργητικού πλεονεκτήματος αντί για θεωρητικούς υπολογισμούς στην αεροδυναμική».

Ο Weimerskirch κατάφερε να βάλει σύστημα παρακολούθησης καρδιακών παλμών στα πουλιά και, σύμφωνα με τον Μπίσοπ, οι πελεκάνοι που πετούσαν στο πίσω μέρος του σχηματισμού ξεκάθαρα εξοικονομούσαν ενέργεια.

«Είχαν μείωση κατά 14% των καρδιακών παλμών και πετούσαν με μεγαλύτερη ευχέρεια. Το έβρισκαν εύκολο να πετούν, λόγω του αεροδυναμικού αυτού πλεονεκτήματος».

Πηγή