Boeing esitteli omituisen lentokoneen siiven – mistä oikein on kyse?

Suomessakin on ihmetelty viime päivinä lentokoneenvalmistaja Boeingin esittelemää uudenlaista siipeä. Kyseessä on itse asiassa vanha idea, jonka on peräisin hankkeesta nimeltä SUGAR (Subsonic Ultra Green Aircraft Research).

San Diegossa on meneillään Amerikkalaisen aerodynamiikan ja astronautiikan instituutin kokous, ja teemansa mukaisesti siellä keskustellaan kaikenlaisista lentämiseen niin ilmakehässä kuin sen ulkopuolellakin liittyvistä asioista.

Boeing esitteli siellä luonnoksensa uudenlaisella, hyvin hoikalla siivellä varustetusta matkustajalentokoneesta. Tässä koneessa oleva "transsoonisen alueen puomilla vahvistettu" siipi (Transonic Truss-Braced Wing, eli TTBW) on niin hento, että nimensä mukaisesti se pitää tukea, jotta se ei taipuisi liikaa ja rikkoontuisi. Tuki sinällään toimii myös siipenä – eli tietyssä mielessä kyse on kaksitasosta.

Konkreettisempaa esikuvaa ei täydy etsiä kuitenkaan 1950-lukua kauempaa historiasta.

Ranskalainen Maurice Hurel kehitti silloin rahti- ja matkustajakoneita, joissa oli suuriaspektinen (pitkä ja hoikka) siipi sekä sitä tukeva puomi. Tuloksena syntynyt Hurel-Dubois HD.31 on eräs monista ilmailuhistorian hyvin kiinnostavista, mutta kaupallisesti totaalisesti flopanneista lentokoneista.

Voi olla, että tämä Boeingin siipikonsepti on lopulta myös liian hankala rutiinikäyttöön.

Yleisesti ottaen liikennelentokoneiden siipiä on kehitetty viime vuosikymmeninä yhä tehokkaammiksi, ja ne ovatkin muuttuneet koko ajan kapeammiksi ja pitemmiksi. Pian ensilentonsa tekevässä, uudessa Boeing 777X -liikennekoneessa siivet ovat jo niin pitkät, että ne täytyy taittaa päistään lentotukialuksilla olevien hävittäjien siipien tapaan, jotta koneet mahtuisivat nykyisille lentokentille.

Boeingin nyt esittelemässä konehahmotelmassa tilanne on sama. Boeing 737:n (ja Airbus A320:n) kokoisen koneen siipi olisi kärkiväliltään noin 52 metriä, kun nykyisin näiden koneiden siipien kärkiväli on noin 35 metriä.

Koneen matkalentonopeus olisi Mach 0.8, eli samaa luokkaa kuin nykyisillä liikennelentokoneilla. Siipikonseptin aikaisemmissa versioissa lentonopeus olisi ollut hieman matalampi.

Boeingin Transonic Truss-Braced Wing -konseptikone

Tämän nimenomaisen hankkeen juuret ovat vuodessa 2010, jolloin Boeing ja NASA aloittivat yhteishankkeen uudenlaisen ympäristöystävällisen lentokoneen tekniikan tutkimiseksi. Tämä SUGAR-projekti (Subsonic Ultra Green Aircraft Research) pohti, millainen voisi olla erittäin tehokkaasti uutta tekniikkaa ja uudenlaista aerodynamiikkaa käyttävä keskikokoinen matkustajakone, joka voisi tulla liikenteeseen joskus vuoden 2035 tienoilla.

Simulaatioiden mukaan aerodynaamisesti tehokas, pitkä puomilla vahvistettu siipi auttaa uutta konetta olemaan 8 % polttoainepihimpi verrattuna nykyisenkaltaisilla siivillä varustettuihin koneisiin.

Nyt Boeingin esittelemissä kuvissa (yllä olevan kuvan pikkukuva) lentokone on varustettu suihkumoottoreilla, mutta yhtä lailla voimanlähteinä voivat olla potkuriturbiinit tai hybridimoottorit, jolloin lentonopeus on tosin hieman pienempi.

Mukana tutkimushankkeessa olleen Virginia Techin kuvissa siiven pituus näkyy hyvin. Samoin piirros näyttää hyvin sen, miten hyvin pienillä muutoksilla siipi saadaan joko hieman polttoainetaloudellisemmaksi tai mahdollistamaan hieman suuremman lentoonlähtömassan.

Olennaista ovat myös siiven tuet, tukien tuet, sekä se, mistä kohtaa runkoa ne lähtevät ja mihin kohtaan siipeä ne kiinnittyvät.

Liikennelentokoneissa suurin osa polttoaineesta sijaitsee siiven sisällä olevissa tankeissa. Ohuempi siipi ei välttämättä pysty kätkemään sisäänsä kovin paljoa polttoainetta, mutta sitä toisaalta tarvitaan pienemmän polttoaineenkulutuksen ansiosta vähemmän. Siiven ulko-osissa ei ole tankkeja, vaikka se voisi olla siiven taipumisen hillitsemiseksi kätevää. Tärkeämpää on tehdä siivistä taittuvat.

Muutamissa hahmotelmissa ajattelua on vielä viety pitemmälle, jolloin korkeusvakaajakin on otettu mukaan siipitukihässäkkään.

Lisätietoa asiasta enemmän kiinnostuneille: TBW-siivestä oli vuoden 2015 AIAA:n kokouksessa erinomainen esitys Optimization for Load Alleviation of Truss-Braced Wing Aircraft With Variable Camber Continuous Trailing Edge Flap.


Juttuja samasta aiheesta