Luftfarten står over for enorme omveltninger i de kommende tiårene. Den teknologiske utviklingen gir de store flyselskapene en rekke nye verktøy til å endre radikalt på hvordan et moderne passasjerfly skal se ut.
Et av de nye verktøyene ingeniørene nå har fått, er såkalte komposittmaterialer. Kompositt er laget av flere ulike grunnmaterialer som settes sammen og danner et nytt, sammenhengende materiale med de beste egenskapene fra hver bestanddel.
I flere tiår har flykropper blitt bygget av aluminium på grunn av metallets lave vekt og relativt store styrke. Men ved å forsterke plast med karbonfibertråder har ingeniørene klart å lage et komposittmateriale som både er lettere og sterkere enn aluminium.
I 2011 introduserte Boeing flyet 787 Dreamliner. Det er det første passasjerflyet i verden som først og fremst er bygget av komposittmaterialer. Boeing mener at denne 787-varianten er 20 prosent lettere enn hvis den hadde blitt bygget i aluminium.
Lavere vekt innebærer at flyet ikke trenger å generere like mye oppdrift, og et mindre behov for oppdrift gjør det mulig for ingeniører å forbedre aerodynamikken, slik at flyet sparer drivstoff.
Dobbelt flyskrog sørger for mindre luftmotstand
Med kortere vinger, motorer plassert bakerst og en kropp som bidrar til oppdriften, vil det nye flyet Aurora D8 bruke 66 prosent mindre drivstoff enn dagens passasjerfly.
Mindre vinger sparer drivstoff
Siden flykroppen i seg selv bidrar til oppdriften, kan D8 nøye seg med korte og spinkle vinger sammenlignet med et tradisjonelt fly av samme størrelse. Mindre vinger betyr mindre luftmotstand, som igjen betyr lavere drivstofforbruk.
Bred kropp skaper mer oppdrift
Kroppen er utformet som to flyskrog som er smeltet sammen på langs i en såkalt dobbeltboblekonstruksjon. Flyets nese bidrar også til oppdriften. Tester viser at selve skroget leverer 19 prosent av den nødvendige oppdriften.
Motorer bråker mindre på bakken
Uten motorer under vingene reduseres støyen på bakken. Lyden oppleves 40 desibel lavere enn en Boeing 737, og derfor kan Aurora D8 fly over områder som andre passasjerfly må unngå på grunn av støybegrensninger.
Men det er ikke bare drivstoffet flyprodusentene forsøker å gjøre seg mindre avhengige av.
Mange store team av ingeniører arbeider nå med å utvikle autonome passasjerfly. Den globale luftfarten forventer en fordobling i antallet passasjerer innen de neste 20 årene.
I dag finnes det om lag 200 000 utdannede piloter i sivil luftfart, men allerede om 20 år vil det være behov for 600 000.
Flyselskapene har derfor begynt å forberede seg på en voldsom pilotmangel i framtiden og etterspør nå fly som kan klare seg uten piloter.
Hybridfly drar jorda rundt via verdensrommet
Med en kombinert jet- og rakettmotor kan flyet Skylon skape framdrift både i atmosfæren og ute i verdensrommet.
Siden hastighetene kan være mye høyere i verdensrommet, kan passasjerer fraktes til et hvilket som helst sted på jorda på under fire timer.
Slik virker motoren i flyet Skylon:
Luft på over 1000 °C suges inn i motoren. Luften er så varm fordi flyet beveger seg over fem ganger raskere enn lyden.
En varmeveksler, som består av tusenvis av ultratynne rør fylt med flytende hydrogen, kjøler ned luften til -114 °C på bare 1/125 av et sekund. Hvis ikke luften avkjøles, brenner rakettmotoren opp.
Luften komprimeres, blandes med drivstoff og antennes. Gassen som presses ut fra dysene, driver flyet framover. Når Skylon kommer ut i verdensrommet, får rakettmotoren oksygen fra en tank om bord.
På papiret er luftfarten velegnet til autonome farkoster. Teknologien er faktisk mindre krevende enn i en førerløs bil, fordi luftrommet er mindre trafikkert og mer oversiktelig enn veinettet i en gjennomsnittlig by.
Utfordringen for pilotløse fly består i at flyet – i motsetning til den selvkjørende bilen – ikke bare kan stanse hvis det oppstår feil i programvaren eller andre akutte problemer.
Flyet må kunne klare å lande trygt. Samtidig vil programvaren ha ansvar for hundrevis av passasjerer. Likevel er utviklingen i full gang hos flygiganten Airbus.
I desember 2018 testet firmaet helikopteret VSR700, som fløy en tur på en halv time og landet igjen uten en pilot om bord.
Satellitter følger fly fra start til landing
Hittil har passasjerfly blitt usynlige for flyveledere når de har kommet på avstand, ettersom radiotårn på land har en rekkevidde på 400 kilometer. Men nå rulles det ut et nytt system som følger flyene overalt på kloden fra satellitter.
Et verdensomspennende nettverk av kommunikasjonssatellitter mottar data fra flyene og sender det ned til bakkestasjoner.
Fly mottar også radiosignaler fra hverandre – blant annet til et automatisk antikollisjonssystem.
Bakkestasjoner mottar data fra flyene via satellitter og formidler det videre til flyvelederne.
Flyvelederne kan med det nye systemet la flyene fly tettere og bruke mer optimale ruter. Bare på nordatlantiske ruter kan det spare 300 millioner liter drivstoff i året.
Fusjonsfly flyr på en kopp vann
Men ingeniørene har enda villere drømmer. Den amerikanske flyprodusenten Lockheed Martin fikk i 2018 godkjent en rekke patenter for deler av en kompakt fusjonsreaktor som blant annet skulle brukes i fly.
Fusjon er prosessen der to lette atomkjerner smelter sammen. I forhold til tradisjonelle fossile drivstoff utløser prosessen mer enn en million ganger så mye energi per kilo drivstoff.
Forskerne har imidlertid jaktet på den forurensningsfrie og nesten uendelige energikilden siden 1940-tallet – uten hell.
36.877 passasjerer reiser hver dag via verdens travleste flyrute mellom Jeju og Seoul i Sør-Korea.
En av de store utfordringene er håndteringen av plasma på flere millioner grader. Det er den temperaturen som kreves for at reaksjonen skal starte.
Skulle firmaet have knekket koden og få flyreaktone til å fungere, vil det bli slutt på både forurensing og forbruk av drivstoff.
Maskinen vil være i stand til å fly ti ganger rundt jorden med bare en kopp vann på tanken.
Sjefen for Lockheed Martins fusjonsprosjekt, Thomas McGuire, mener en testversjon av motoren kan fungere i laboratoriet først på 2020-tallet, med de første testene i luften bare fem år senere.
Framtidens fly er drevet av ion-vind
Under Ionflyet sitter det stålwirer med positiv ladning og bæreplan med negativ ladning parvis. Bæreplanet har samme aerodynamiske form som en vinge.
En strøm sendes gjennom stålwirene, som skaper en sky av positive ioner rundt seg. De tiltrekkes av det negative bæreplanet.
På vei mot bæreplanet skyver ionene til de andre luftmolekylene. Det er de molekylene som utgjør ionvinden som driver flyet framover.
En helt annen framdriftsform ble i 2018 presentert av forskere ved Massachusetts Institute of Technology i USA.
Motoren virker ved at wirer strøm ioniserer luftpartikler ved hjelp av sterk strøm.
Ioniserte partikler kan påvirkes av et elektrisk felt, og når de akselereres, skyver de til andre partikler i luften og skaper det forskerne kaller for en ion-vind.
Se den første flyvturen for det elektriske, ion-drevne flyet fra MIT
Forskerne har beregnet at når teknologien er moden, vil effektiviteten av motoren være høyere enn en moderne jetmotor, samtidig med at den er lydløs og elektrisk.
Utviklingen innen luftfart gir et håp om at turen fra Skandinavia til New York kan forurense mindre – og dessuten være overstått på fire timer.