Start up: il nuovo design dei velivoli di Da-Vinci Aviation per rivoluzionare il segmento dei business jet.

Questo articolo è stato scritto da DaVinci Aviation, una start up che ha lavorato su un nuovo progetto di business jet. DaVinci Aviation è alla ricerca di partner per portare la loro idea alla fase di sviluppo successiva e accolgono con favore il tuo aiuto. Non esitare a contattarli direttamente utilizzando il modulo sottostante. Se desideri presentare la tua idea di start up alla community, per favore contattaci qui.

THE 21st CENTURY BUSINESS JET NON C'È ANCORA!

Il trasporto aereo è forse una delle industrie più sotto esame per il suo impatto sull'ambiente, giustamente o meno, del resto. Il riscaldamento globale sta istigando i governi mondiali a definire e applicare politiche di "emissioni nette zero". Nel settore dell'aviazione tali politiche vengono applicate da normative sempre più stringenti che forgeranno la prossima generazione di velivoli e sistemi propulsivi per l'aviazione commerciale. Quindi, l'aviazione verde sembra essere un prossimo obbligo dell'umanità con l'opportunità di business che ne deriva. 

In effetti, negli ultimi anni sempre più imprenditori, startup, investitori e la stessa grande industria si sono lanciati in questa corsa per fornire un'aviazione più verde. Da un lato innumerevoli (e continuano a contare) piccoli concept di velivoli elettrici con tante piccole eliche distribuite tutt'intorno sono stati proposti da altrettanti imprenditori e dalle loro startup per realizzare la UAM (Urban Air Mobility). 

Date le sfide della regolamentazione mancante, per non parlare di quelle delle infrastrutture mancanti (entrambe ancora molto da fare) e delle operazioni sicure in aree altamente popolate, sembra un po' come l'UAM sia una necessità appena inventata per dare al trasporto aereo elettrificato una possibilità almeno a scala urbana, l'unica di cui le batterie con i loro attuali limiti potrebbero essere capaci. Tuttavia, gli investitori investono somme di denaro non trascurabili in questo tipo di startup.

Dall'altro, i grandi produttori di aeromobili e gli istituti di ricerca hanno avviato (da lungo tempo) studi su nuove configurazioni di velivoli da trasporto esotici alla ricerca di velivoli più efficienti (cioè che consumano meno carburante).

E allo stesso tempo, insieme ai grandi produttori di motori, stanno cercando di capire come integrare nuovi sistemi di propulsione ibrida all'interno delle attuali cellule senza rinunciare a troppo volume e peso per il carico utile.

L'ELETTRIFICAZIONE RENDERA' MAI L'AVIAZIONE PIU' VERDE?

Per poter volare in modo più efficiente (e quindi più rispettoso dell'ambiente) il peso dell'aeromobile è alla fine uno dei fattori più importanti e deve essere ridotto. Non è davvero chiaro dal punto di vista di oggi quanti hardware aggiuntivi negli attuali concetti di propulsione elettrica e ibrida, come ad esempio:

  1. motori elettrici (per lo più in ferro e rame),
  2. telai ad alta tensione,
  3. dispositivi di dissipazione del calore,
  4. convertitori di potenza
  5. generatori di gas per la ricarica in volo delle batterie,
  6. Peso delle batterie (per ogni chilogrammo di kerosene sono necessari ~11 kg di batterie per generare la stessa spinta utilizzabile per la stessa durata),
  7. che non si dissipa con l'esaurimento (opposto al peso del carburante)

può rendere efficiente un aereo elettrico.

Diciamo che eravamo sul punto di risolvere i problemi hardware di peso e volume appena citati e di ottenere un aumento della densità di energia di un fattore 13 (attualmente ~300Wh/kg – necessario per sostituire il carburante nei voli a lungo raggio: ~4000Wh /kg) delle batterie. Potremmo elettrificare subito l'aviazione?

La prossima domanda è: da dove ricaricheremmo un vasto numero (milioni?) di batterie? Oggi potremmo tutt'al più collegarli alle reti elettriche che sono per lo più alimentate da combustibili fossili e nucleari.

E poi, da dove otterremmo da tutti i minerali per costruire quelle molte batterie e sostituirle quando si esauriscono (la durata della batteria è solo di pochi anni).

Per volare davvero in verde con le batterie, è necessario prima risolvere un'altra serie di problemi importanti:

  1. Creare l'infrastruttura globale per ricaricare le batterie da fonti di energia rinnovabile (vento, sole, acqua...). Bruciare una sorta di combustibile in una centrale elettrica, generare energia elettrica, immagazzinarla nelle batterie e quindi rivendicarla dalla batteria stessa è un processo meno efficiente rispetto alla combustione diretta del combustibile in una camera di combustione del motore.
  2. Trova un modo per estrarre ed elaborare i minerali per le batterie su vasta scala per alimentare l'aviazione (e l'industria automobilistica) in un modo altrettanto "0 emissioni nette".
  3. Trova un modo per riciclare efficacemente i materiali di costruzione delle batterie esaurite. Fallire in quest'ultima sfida creerebbe presto un ulteriore problema di inquinamento globale, schiacciante quanto lo stesso rifiuto di plastica.

Onestamente non vediamo nessuno, né i governi né i fan dell'elettrificazione, affrontare queste immense sfide, ancora.

Anche se tutti questi problemi potrebbero essere risolti un giorno in modo da consentire un'aviazione più verde, dal punto di vista odierno nessuna applicazione pratica sarà a portata di mano in tempi brevi e forse, date le proporzioni delle numerose sfide tecniche e politiche, ha vinto non sarà per i prossimi quindici o vent'anni. E se questo è un duro colpo per l'ambiente, lo è anche per le opportunità di business.

UN'OPPORTUNITÀ PER L'AVIAZIONE VERDE E PER IL BUSINESS C'È ORA

In questa fretta nessuno sembra essersi reso conto che c'è un intero ramo dell'aviazione, l'aviazione d'affari, dove è disponibile un'opportunità nascosta ma enorme in questo momento per volare più verde, adempiendo quindi al nostro obbligo verso il nostro pianeta natale e per realizzare grandi profitti al contemporaneamente.

Quello dell'aviazione d'affari è un mercato abbastanza redditizio per i produttori attivi in ​​questo segmento.

Questi sono alcuni ma ottimi esempi negli ultimi dieci anni di come quei produttori hanno potuto godere di un flusso di ordini altamente soddisfacente fin dalla data di entrata in servizio dei loro nuovi prodotti.

In generale il mercato dei BJ è stato molto vivace nell'ultimo decennio e si prevede che cresca ancora di più in futuro, soprattutto se le autorità cinesi metteranno a disposizione i propri spazi aerei per l'aviazione privata.

Ultimo ma non meno importante, se l'effetto immediato della pandemia ha colpito l'intera industria aeronautica anche attraverso le catene di approvvigionamento, la reazione di persone e aziende facoltose a questo tempo di COVID è quella di guardare all'aviazione privata come un modo per evitare grandi affollamenti aeromobili commerciali e terminal aeroportuali.

D'altra parte, questo mercato è completamente occupato da un gruppo di aziende, che per reputazione e tecnologia del marchio potremmo chiamare la Ferrari e la Porsche dell'aviazione. Non hanno lasciato alcuna nicchia in nessun segmento di essa.

Dov'è allora questa opportunità per iniziare a rendere l'aviazione più verde ora e a trarne profitto?

AREE DI INNOVAZIONE RADICALE

Potrebbe essere sorprendente, ma la maggior parte degli elementi aerodinamici e strutturali di un moderno business jet non sono cambiati molto dall'introduzione del primo jet privato negli anni Sessanta del secolo scorso. Alcuni dei più importanti punti di forza di un BJ, come il pavimento ininterrotto della cabina e l'altezza della cabina, guidano il layout dell'aeromobile in un modo che ci sono inefficienze intrinseche (strutturalmente e aerodinamicamente) di quel tipo di design.

Ebbene, immaginate per un attimo di poter portare in un mercato pieno di prodotti “carbon copy” appena distinguibili tra loro, un aeroplano che con le sue linee eleganti ma futuristiche sembra uscito direttamente da un film di fantascienza. E immagina che questo aereo possa offrire

  1. migliorato fino al 30+% di autonomia specifica (quante miglia vola un aeromobile per libbra di carburante bruciato) rispetto agli aeromobili esistenti
  2. ridotte emissioni di CO2 di conseguenza
  3. fornire più comfort e servizi in cabina ai passeggeri rispetto ai design esistenti
  4. creare un'opportunità di business di 500+m$/anno nel segmento di mercato dei business jet
  5. ed essere un precursore anche per rimodellare l'aviazione commerciale
  6. il potenziale per ospitare qualsiasi tipo di futuro sistema di propulsione (completamente elettrico, ibrido, a idrogeno...) qualora diventassero disponibili e fossero davvero più efficienti di quelli attuali.

In DaVinci Aviation siamo partiti con questi obiettivi in ​​mente. Abbiamo riconsiderato da zero gli elementi dei progetti attuali e abbiamo reinventato il business jet in un vero e proprio tipo di aereo del 21° secolo, attento all'ambiente.

Riteniamo di essere riusciti in questo processo e le nostre proiezioni sulle prestazioni, basate sul nostro lavoro di ingegneria, mostrano un vantaggio significativo del nostro concetto, rispetto all'aereo in due segmenti di mercato contemporaneamente (jet leggeri e di medie dimensioni).

Siamo in grado di offrire una struttura del velivolo più ecologica in base alla progettazione, ovvero minori consumi (e quindi emissioni) a velocità di crociera uguale o maggiore rispetto agli aeromobili esistenti nei due segmenti di mercato sopra indicati.

Alla luce della crescente consapevolezza ambientale di individui e governi, un aereo più ecologico significa una più ampia accettazione da parte del pubblico in generale, delle agenzie di certificazione, dei leader politici, degli uomini d'affari e delle società che si prendono cura dell'ambiente.

LA STRADA DA FARE

Abbiamo sviluppato un design in fase di concept. La progettazione concettuale è una pratica comune e fondamentale in ogni grande produttore di aeromobili per stabilire la validità di un concetto sia dal punto di vista ingegneristico che di marketing prima di procedere alla impegnativa fase di progettazione preliminare. Questo è ciò che potremmo ottenere con le nostre risorse. 

I passi successivi sono fondamentali e tuttavia non richiedono molto tempo e denaro: è necessaria una verifica più dettagliata dei nostri risultati per confermare le nostre previsioni e consolidare il potenziale del concetto, ad esempio in missioni speciali come l'eliambulanza. Per raggiungere questo obiettivo devono essere creati modelli aerodinamici e strutturali virtuali del velivolo. Il modello aerodinamico verrebbe eseguito in una galleria del vento virtuale (matematica) per prevedere con maggiore precisione la resistenza aerodinamica e altre caratteristiche di stabilità della configurazione proposta. Il modello di layout strutturale fornirebbe una panoramica della fattibilità strutturale, il layout generale degli elementi dell'aeromobile, la tecnologia dei materiali richiesta e una stima più accurata del peso a vuoto dell'aeromobile. Lo sforzo finanziario di questa fase potrebbe essere dell'ordine di 250k€.

Partendo dal presupposto che il concept passasse lo scrutinio a pieni voti, come ci aspettiamo, si dovrebbe creare una macchina finanziaria e tecnica, l'azienda, in grado di dar vita a certificare e commercializzare il concept.

Un progetto come questo sarebbe dell'ordine dei 500 m$ su una scala temporale di ~6 anni distribuiti approssimativamente come segue:

• Progettazione preliminare al PDR – 1.2 anni – 70mln

• Progettazione dettagliata a CDR -1.5 anni – 90m$

• 1 prototipo costruito – 8m$ – 3 richiesti

• Sviluppo (ingegneria e test di volo) – 2 anni – 180 m$

• Certificazione (ingegneria e test di volo) e marketing – 1.2 anni – 110 m$ 

Questi numeri si riferiscono a un produttore esperto e ben organizzato, vale a dire un produttore con precedente esperienza nella progettazione, costruzione, certificazione e commercializzazione di un aeromobile complesso. Tuttavia, startup come Boom, Tesla, Blue Origin e SpaceX sono la prova vivente che le grandi visioni non rendono abbastanza difficile l'obiettivo che non può essere raggiunto.

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