Ten artykuł został napisany przez DaVinci Aviation, start-up, który pracuje nad nowym projektem odrzutowca biznesowego. DaVinci Aviation poszukuje partnerów, aby przenieść swój pomysł do następnej fazy rozwoju i chętnie przyjmie Twoją pomoc. Zapraszamy do bezpośredniego kontaktu za pomocą poniższego formularza. Jeśli chcesz przedstawić społeczności swój pomysł na rozpoczęcie działalności, proszę skontaktuj się z nami tutaj.
Spis treści
21st CENTURY BUSINESS JET JESZCZE NIE MA!
Transport lotniczy jest być może jedną z branż, które są najbardziej analizowane ze względu na jego wpływ na środowisko, słusznie lub nie, jeśli o to chodzi. Globalne ocieplenie skłania rządy światowe do zdefiniowania i egzekwowania polityki „zerowej emisji netto”. W lotnictwie polityka ta jest egzekwowana przez coraz bardziej rygorystyczne przepisy, które wykują nową generację samolotów i systemów napędowych dla lotnictwa komercyjnego. Tak więc zielone lotnictwo wydaje się być kolejnym obowiązkiem ludzkości wraz z towarzyszącą mu szansą biznesową.
Rzeczywiście, w ciągu ostatnich kilku lat coraz więcej przedsiębiorców, startupów, inwestorów i sam duży przemysł wzięło udział w tym wyścigu, aby zapewnić bardziej ekologiczne lotnictwo. Z jednej strony niezliczone (i wciąż się liczą) koncepcje małych elektrycznych pojazdów powietrznych z wieloma małymi śmigłami rozmieszczonymi dookoła, zostały zaproponowane przez równie wielu przedsiębiorców i ich start-upy, aby dostarczyć UAM (Urban Air Mobility).
Biorąc pod uwagę wyzwania związane z brakującą regulacją, nie mówiąc już o wyzwaniach związanych z brakującą infrastrukturą (do których jeszcze długa droga) i bezpiecznymi operacjami na gęsto zaludnionych obszarach, wydaje się, że UAM jest świeżo wymyśloną potrzebą zapewnienia zelektryfikowanego transportu lotniczego szansa przynajmniej w skali miejskiej, jedyna, do jakiej mogą być zdolne baterie z ich obecnymi ograniczeniami. Niemniej jednak inwestorzy inwestują w tego typu startupy niemałe kwoty gotówki.
Z drugiej strony, duzi producenci samolotów i instytucje badawcze (od dawna) rozpoczęli badania nad nowymi egzotycznymi konfiguracjami samolotów transportowych w poszukiwaniu bardziej wydajnych (tj. mniej paliwożernych) samolotów.
Jednocześnie, wraz z dużymi producentami silników, próbują wymyślić, jak zintegrować nowatorskie hybrydowe systemy napędowe z obecnymi płatowcami bez poświęcania zbyt dużej objętości i masy w stosunku do ładowności.
CZY ELEKTRYFIKACJA SPRAWI, ŻE LOTNICTWO BĘDZIE ZIELONE?
Aby latać wydajniej (a tym samym bardziej dbając o środowisko), waga samolotu jest ostatecznie jednym z najważniejszych czynników i musi być utrzymywana na niskim poziomie. . Z dzisiejszej perspektywy jest naprawdę niejasne, ile dodatkowego sprzętu w obecnych koncepcjach napędu elektrycznego i hybrydowego, takiego jak:
- silniki elektryczne (w większości wykonane z żelaza i miedzi),
- krosna wysokonapięciowe,
- urządzenia rozpraszające ciepło,
- konwertery mocy
- generatory gazu do ładowania akumulatorów w locie,
- Waga baterii (na każdy kilogram nafty potrzeba ~11kg baterii do wygenerowania takiego samego ciągu użytkowego w tym samym czasie),
- który nie rozprasza się wraz z wyczerpywaniem się (w przeciwieństwie do masy paliwa)
może sprawić, że samolot elektryczny będzie w ogóle wydajny.
Załóżmy, że byliśmy bliscy rozwiązania wspomnianych już problemów z wagą i objętością sprzętu i uzyskania 13-krotnego wzrostu gęstości energii (obecnie ~300Wh/kg – wymagane do wymiany paliwa w locie dalekiego zasięgu: ~4000Wh /kg) akumulatorów. Czy możemy od razu zelektryfikować lotnictwo?
Kolejne pytanie brzmi: skąd ładowalibyśmy ogromną liczbę (miliony?) akumulatorów? Dzisiaj moglibyśmy co najwyżej podłączyć je do sieci elektroenergetycznych, które są w większości zasilane paliwem kopalnym i jądrowym.
A potem, skąd wzięlibyśmy te wszystkie minerały, aby zbudować tak wiele baterii i wymienić je, gdy się wyczerpią (żywotność baterii to tylko kilka lat).
Aby naprawdę latać na zielono z bateriami, należy najpierw rozwiązać inny zestaw poważnych problemów:
- Stwórz globalną infrastrukturę do ładowania baterii z odnawialnych źródeł energii (wiatr, słońce, woda…). Spalanie jakiegoś paliwa w elektrowni, wytwarzanie energii elektrycznej, magazynowanie jej w akumulatorach, a następnie odbieranie jej z samego akumulatora jest mniej wydajnym procesem niż bezpośrednie spalanie paliwa w komorze spalania silnika.
- Znajdź sposób na wydobywanie i przetwarzanie minerałów do akumulatorów na ogromną skalę, aby zasilić lotnictwo (i motoryzację) w sposób równy „0 emisji netto”.
- Znajdź sposób na efektywny recykling materiałów konstrukcyjnych zużytych akumulatorów. Porażka w tym ostatnim wyzwaniu doprowadzi wkrótce do dodatkowego globalnego problemu zanieczyszczenia, równie przytłaczającego jak same odpady z tworzyw sztucznych.
Szczerze mówiąc, nikt, ani rządy, ani fani elektryfikacji nie mierzą się jeszcze z tymi ogromnymi wyzwaniami.
Chociaż wszystkie te problemy mogą kiedyś zostać rozwiązane, aby umożliwić bardziej ekologiczne lotnictwo, z dzisiejszej perspektywy żadne praktyczne zastosowanie nie będzie w najbliższym czasie pod ręką i być może, biorąc pod uwagę proporcje wielu wyzwań technicznych i politycznych, zwyciężyło. nie będzie przez następne piętnaście do dwudziestu lat. A jeśli to cios dla środowiska, to dla możliwości biznesowych.
SZANSA DLA ZIELONEGO LOTNICTWA I DLA BIZNESU ISTNIEJE TERAZ
W tym pośpiechu nikt chyba nie zdawał sobie sprawy, że istnieje cała gałąź lotnictwa, lotnictwo biznesowe, w którym ukryta, ale ogromna szansa jest teraz dostępna, aby latać bardziej ekologicznie, wypełniając tym samym nasze zobowiązanie wobec naszej rodzimej planety i osiągając duże zyski na w tym samym czasie.
Dla aktywnych producentów w tym segmencie rynek lotnictwa biznesowego jest dość dochodowym rynkiem.
To tylko kilka, ale bardzo dobrych przykładów z ostatnich dziesięciu lat, jak ci producenci mogli cieszyć się bardzo satysfakcjonującym przepływem zamówień od samego wejścia do użytku ich nowych produktów.
Ogólnie rzecz biorąc, rynek BJ był bardzo żywy w ciągu ostatniej dekady i oczekuje się, że w przyszłości wzrośnie jeszcze bardziej, zwłaszcza jeśli władze Chin udostępnią swoje przestrzenie powietrzną prywatnemu lotnictwu.
Wreszcie, jeśli natychmiastowy efekt pandemii dotknął cały przemysł lotniczy również poprzez łańcuchy dostaw, reakcją zamożnych osób i korporacji na ten czas COVID jest spojrzenie na prywatne lotnictwo jako sposób na uniknięcie dużego zatłoczenia samoloty komercyjne i terminale na lotniskach.
Z drugiej strony rynek ten jest w całości zajęty przez grono firm, które ze względu na reputację marki i technologię moglibyśmy nazwać Ferrari i Porsche lotnictwa. W żadnym z jego segmentów nie pozostawili żadnej niszy.
Skąd zatem ta szansa, aby teraz zacząć czynić lotnictwo bardziej ekologicznym i czerpać z tego zyski?
OBSZARY RADYKALNYCH INNOWACJI
Może to być zaskakujące, ale większość elementów aerodynamicznych i konstrukcyjnych nowoczesnego odrzutowca biznesowego niewiele się zmieniła od czasu wprowadzenia pierwszego prywatnego odrzutowca w latach sześćdziesiątych ubiegłego wieku. Niektóre z najważniejszych punktów sprzedaży BJ, takie jak nieprzerwana podłoga i wysokość kabiny, sterują układem samolotu w taki sposób, że istnieją nieodłączne nieefektywności (strukturalne i aerodynamiczne) tego rodzaju projektu.
Cóż, wyobraź sobie przez chwilę, że możesz wprowadzić na rynek pełen ledwo odmiennych od siebie produktów „kopiowanych węglem”, samolot, który swoimi eleganckimi, ale futurystycznymi liniami wydaje się wyłaniać prosto z filmu science fiction. I wyobraź sobie, że ten samolot może zaoferować
- poprawiony o ponad 30% specyficzny zasięg powietrza (ile mil przelatuje samolot na funt spalonego paliwa) w porównaniu z istniejącymi samolotami
- odpowiednio zmniejszona emisja CO2
- zapewniają pasażerom większy komfort i udogodnienia w kabinie niż dotychczasowe projekty
- stworzyć możliwości biznesowe na poziomie 500+m$/rok w segmencie rynku business jet
- i być prekursorem zmian w lotnictwie komercyjnym
- potencjał przystosowania się do wszelkiego rodzaju przyszłych systemów napędowych (w pełni elektrycznych, hybrydowych, wodorowych…), jeśli staną się one dostępne i naprawdę będą bardziej wydajne niż te obecne. .
W DaVinci Aviation wyruszyliśmy z myślą o tych celach. Przemyśliliśmy od podstaw elementy obecnych projektów i przekształciliśmy odrzutowiec biznesowy w samolot z prawdziwego zdarzenia XXI wieku, troszczący się o środowisko.
Uważamy, że nam się to udało, a nasze prognozy osiągów, oparte na naszych pracach inżynierskich, pokazują istotną przewagę naszej koncepcji, w porównaniu z samolotami w dwóch segmentach rynku jednocześnie (lekkie i średnie odrzutowce biznesowe).
Możemy zaoferować bardziej ekologiczny płatowiec z założenia, tj. mniejsze zużycie (a tym samym emisje) przy takiej samej lub wyższej prędkości przelotowej niż istniejące samoloty w dwóch powyższych segmentach rynku.
W świetle rosnącej świadomości ekologicznej jednostek i rządów, bardziej ekologiczny samolot oznacza szerszą akceptację opinii publicznej, agencji certyfikujących, przywódców politycznych, dbających o środowisko przedsiębiorców i korporacji.
DROGA NAPRZÓD
Projekt opracowaliśmy na etapie koncepcji. Projekt koncepcyjny jest powszechną i fundamentalną praktyką każdego dużego producenta samolotów, mającą na celu ustalenie słuszności koncepcji zarówno z punktu widzenia inżynieryjnego, jak i marketingowego przed przejściem do wymagającej fazy projektowania wstępnego. . To właśnie mogliśmy osiągnąć własnymi środkami.
Kolejne kroki są fundamentalne, a jednocześnie niezbyt wymagające finansowo i czasowo: konieczna jest bardziej szczegółowa weryfikacja naszych wyników, aby potwierdzić nasze przewidywania i skonsolidować potencjał koncepcyjny, na przykład w misjach specjalnych, takich jak lotnicza karetka pogotowia. Aby osiągnąć ten cel, należy stworzyć wirtualne modele aerodynamiczne i konstrukcyjne samolotu. Model aerodynamiczny zostałby uruchomiony w wirtualnym (matematycznym) tunelu aerodynamicznym w celu przewidzenia oporu aerodynamicznego i innych charakterystyk stabilności proponowanej konfiguracji z większą dokładnością. Model układu strukturalnego zapewni przegląd wykonalności konstrukcyjnej, ogólny układ elementów samolotu, wymaganą technologię materiałową i dokładniejsze oszacowanie masy własnej samolotu. Nakład finansowy tej fazy może być rzędu 250 tys. €.
Zakładając, że koncept, tak jak się tego spodziewamy, przeszedłby kontrolę śpiewająco, należałoby stworzyć maszynę finansową i techniczną, czyli firmę, zdolną do wprowadzenia w życie certyfikacji i wprowadzenia na rynek koncepcji.
Taki projekt byłby rzędu 500 milionów dolarów w skali czasowej ~6 lat, rozłożonej mniej więcej w następujący sposób:
• Projekt wstępny do PDR – 1.2 roku – 70mln
• Projekt wykonawczy do CDR -1.5 roku – 90m$
• 1 prototyp – 8m$ – 3 wymagane
• Rozwój (inżynieria i test w locie) – 2 lata – 180m$
• Certyfikacja (inżynieria i testy w locie) i marketing – 1.2 roku – 110m$
Liczby te dotyczą doświadczonego i dobrze zorganizowanego producenta, tj. producenta z wcześniejszym doświadczeniem w projektowaniu, budowie, certyfikacji i sprzedaży złożonego statku powietrznego. Jednak startupy, takie jak Boom, Tesla, Blue Origin i SpaceX, są żywym dowodem na to, że wielkie wizje nie utrudniają osiągnięcia celu, którego nie można osiągnąć.
