Jos mekaanikko saisi päättää, lentokoneissa ei olisi ikkunoita – tulevaisuudessa niiden tilalla voisi olla näytöt, ja kone lentäisi maailman ympäri muutamassa tunnissa

Lentoliikenne tuottaa ihmisen aiheuttamista hiilidioksidipäästöistä 2–3 prosenttia. Luku on pysynyt samana vuosikymmeniä.

Tulevaisuuden lentokoneet hyrräävät biopolttoaineilla. Ikkunat on korvattu näyttöruuduilla, jotka kuvaavat ympäröivää maisemaa. Jo 10—20 vuoden kuluttua lento maailman toiselle puolelle voi onnistua yliäänikoneella parissa tunnissa, jos yhdysvaltalaisen lentokonevalmistaja Boeingin visioita on uskominen.

Näitä asioita lentokoneissa pyritään parantamaan:

Polttoaineen kulutus

Kymmenen vuoden sisällä on mahdollista päästä 45 prosentin vähennykseen polttoaineen kulutuksessa. Tämä onnistuu kehittämällä moottoreita, keventämällä koneiden rakenteita ja parantamalla aerodynamiikkaa.

Esimerkiksi Airbusin uusien A330-neo-sarjan koneiden Rolls-Roycen Trent 7000 -moottori kuluttaa jo neljänneksen vähemmän polttoainetta kuin edellisen sukupolven koneiden moottorit. Taloudellisempi moottori mahdollistaa lennot ilman välilaskua Kaakkois-Aasian ja Euroopan sekä Kaakkois-Aasian ja Yhdysvaltain länsirannikon välillä.

Biopolttoaineet

Lennoilla on testattu biopolttoaineita, joita kutsutaan nimellä synteettinen parafiinikerosiini. Ne pienentävät hiilidioksidipäästöjä ja vähentävät tiivistysvanojen syntyä. Lähteitä ovat esimerkiksi levät, jatropa-pensaan siemenet, camelina eli ruistankio ja kasvisöljyjätteet.

Useat lentoyhtiöt ovat kokeilleet biopolttoaineita kaupallisilla lennoillaan. Tavoitteena on, että vuonna 2050 puolet ilmailun polttoaineista olisi biopolttoaineita, mutta tällä hetkellä näyttää siltä, että siihen ei päästä.

Sähkömoottorit

Reittiliikenteessä ja sotilaskoneissa sähkömoottoreiden käyttöönotto vaatisi valtavaa harppausta akkuteknologian kehityksessä. Akkujen pitäisi olla riittävän tehokkaita, kevyitä ja kestäviä. Realistisempi tavoite on harrasteilmailussa, jossa tunnin lentoaika usein riittäisi.

Myös rahtikoneet voisivat lentää sähköllä. Boeing-yhtiöllä on kehitteillä miehittämättömiä moniroottorisia droneja, jotka etenisivät hitaasti lähellä maata.

Nasan X-57 on sähkökäyttöisen lentokoneen konsepti, jossa siiven etureunalla on useita sähkömoottorien pyörittämiä potkureita. Nämä ovat käytössä lentokoneen nousussa ja laskussa. Sen sijaan matkalennolla ne eivät pyöri, ja eteenpäin vetävä voima saadaan siiven kärjissä olevilta potkureilta.

Siiven etureunalla sijaitsevien potkureiden ansiosta siiven ohi pyyhkäisee potkurivirta, joka synnyttää siivelle lisänostovoimaa. Näin siipipinta-ala voi olla pienempi ja siten matkalennossa ilmanvastus ja polttoaineen kulutus ovat pienemmät kuin tavanomaisilla lentokoneilla.

Materiaalit

Erityisesti muovikomposiittien käyttö on kasvanut parinkymmenen viime vuoden aikana.

Muotoilu

Ikkunaton kone: jos suunnittelija ja mekaanikko saisivat päättää, ikkunat jätettäisiin lentokoneista pois. Niillä on ainoastaan psykologinen merkitys matkustajille. Ikkunoiden tilalla voisi olla näyttöruutuja, joille kamerat kuvaisivat lentomaisemaa. Tämä olisi ikkunoita edullisempi ratkaisu ja mahdollistaisi kestävämmän rungon koneelle. Matkustajakoneissa on toistaiseksi menty ihmismielen ehdoilla, eikä ikkunattomia koneita ole liikenteessä.

Muovailtavuus: Suunnittelijat ovat hioneet putkimaisen rungon ja siipien yhdistelmän aerodynaamiseen huippuunsa, mutta luonnon saavutuksista ollaan vielä kaukana. Linnut pystyvät mukauttamaan lentoaan vallitseviin olosuhteisiin aivan toisella tavalla kuin ihmisen rakentama lentokone. Luonnosta ammennetaan nyt monella teknologian alalla, ja 3D-tulostus helpottaa testaamista.

Matkustamo

Tehokkuus: Matkustajia halutaan kyytiin entistä enemmän. Esimerkiksi Ryanair on väläytellyt ajatusta seisomapaikoista tietyillä reiteillä. Todennäköisempää kuitenkin on, että seisoma- tai nojailupaikkoja nähdään esimerkiksi Japanin sisäisillä lennoilla, joiden matkustajamäärät ovat valtavia ja lentoajat pisimmillään noin tunnin.

 

Mukavuus: Emirates A380:n ykkösluokan lennoilla voi jo nyt muun muassa nukkua lakanoissa vuoteissa, käydä suihkussa, syödä fine dining -annoksia ja notkua baaritiskillä.

Yliäänikoneet

Nasa: Yliäänikoneiden ongelma on räjähdystä muistuttava pamaus maanpinnalla. Nasa on suunnitellut jo vuosia äänetöntä, ääntä nopeammin kulkevaa X-59-konetta. Siinä ääntä on saatu vähennettyä hyvin pitkän ja kapean rungon ja etusiipien eli canardien ansiosta.

Nasa on tehnyt 247,5 miljoonan dollarin sopimuksen Lockheed Martin Aeronauticsin kanssa koneen rakentamisesta. Tavoitteena on saada se valmiiksi vuoden 2021 loppuun mennessä.

Boeing: Boeingilla on tiedustelutehtäviin suunniteltu konsepti jopa viisinkertaiseen äänennopeuteen kykenevästä lentokoneesta. Yhtiön mukaan lentokone, jolla voi lentää maailman toiselle puolelle 1—3 tunnissa, on todellisuutta 10—20 vuoden kuluttua.

I Plane: Myös Kiinan tiedeakatemian (CAS) tutkijat kertovat testanneensa yliäänikonetta tuulitunnelissa. Kone on nimetty I Planeksi sen i-kirjainta muistuttavan keulan mukaan. Siinä on kahdet siivet, jotka on sijoitettu niin, että yliäänipamausten paineaallot ohjautuvat parantamaan koneen lentokykyä ja -vakautta.

Mainettaan parempi lentoliikenne?

Lentojen määrä kasvaa voimakkaasti, ja sen on ennustettu jopa kuusinkertaistuvan vuoteen 2050 mennessä.

Kasvusta huolimatta lentoliikenteen osuus päästöistä on pysynyt ennallaan. Se on 2—3 prosenttia kaikista ihmisen aiheuttamista hiilidioksidipäästöistä.

– Tämä tilanne on jatkunut jo vuodesta 1970 lähtien. Syynä on se, että toisaalta lentokoneiden päästöt matkustajakilometriä kohti ovat pienentyneet tänä aikana huomattavasti ja toisaalta muu päästöjä tuottava toiminta on kasvanut huomattavasti, selittää lentotekniikan emeritusprofessori Seppo Laine.

Onko lentäminen siis mainettaan parempi matkustusmuoto? Yksiselitteistä vastausta ei ole.

Lentokoneen polttoaineen kulutus matkustajakilometriä kohti riippuu matkan pituudesta. Pienimmillään se on, kun kone on täynnä ja lentomatka on 4 000–6 000 kilometriä. Tällöin uusimpien suihkumatkustajakoneiden polttoaineen kulutus on noin kaksi litraa matkustajaa kohti sadalla kilometrillä. Tällainen lento voisi olla esimerkiksi matka Helsingistä Kanarian saarten Lanzarotelle.

– Keskikulutus lentoyhtiöillä on 3–4 litraa matkustajaa ja sataa kilometriä kohti. Se on siis pienempi kuin auton tai nopean laivan kulutus, Laine sanoo.

Tiivistysvanojen tarkempi vaikutus vielä epävarma

Suihkukoneen lentäessä syntyy hiilidioksidipäästöjen lisäksi muita ympäristöön vaikuttavia päästöjä, kuten tiivistysvana, typen oksideja, rikkidioksidia, nokihiukkasia ja vesihöyryä.

Hiilidioksidipäästöt viipyvät ilmakehässä kymmeniä tai satoja vuosia ja ehtivät siten sekoittua joka puolelle. Lentokoneen hiilidioksidipäästöillä on siis sama vaikutus kuin esimerkiksi maanpinnalla päästetyllä hiilidioksidilla.

Tiivistysvanat ovat viivamaisia jääpilviä, jotka syntyvät suihkulentokoneen lentäessä ylemmässä troposfäärissä, 9—12 kilometrin korkeudessa. Ympäröivän ilmakehän olosuhteista riippuen tiivistysvanat ovat lyhyt- tai pitkäikäisiä. Pitkäikäisiä ovat määritelmän mukaan ne, jotka kestävät ainakin kymmenen minuuttia.

Jos tiivistysvanat eivät pysy viivamaisina, niitä kutsutaan tiivistyscirruksiksi tai lentokoneen synnyttämiksi pilviksi (AIC). Tiivistysvanoilla ja niistä syntyvillä pilvillä on ilmastoa lämmittävä vaikutus, jonka suuruus on vielä epävarma.

– On huomattava, että pitkällä aikavälillä hiilidioksidipäästöt ovat kaikkein pahimpia, sillä ne pysyvät pitkään ilmakehässä. Tiivistysvana katoaa minuuteissa tai tunneissa, Seppo Laine huomauttaa.

Typen oksidien johdosta troposfäärissä syntyy ilmastoa lämmittävää otsonia, mutta stratosfäärissä eli yli 9—12 kilometrin korkeudessa otsoni vähenee. Typen oksidit vähentävät ilmakehän metaania, mikä viilentää ilmastoa.

Rikkidioksidi oksidoituu muodostaen sulfaattiaerosolia, jonka elinaika on päiviä tai viikkoja. Tällä on jäähdyttävä vaikutus.

Nokihiukkasilla ja vesihöyryllä on molemmilla pieni lämmittävä vaikutus, Laine listaa.

Potkuriturbiinit taloudellisia mutta hitaita

Ilmaston kannalta edullisinta on lentää potkuriturbiinikoneilla. Niiden optimilentokorkeus on alle 10 kilometriä, joten ne eivät juuri tuota tiivistysvanoja.

Potkuriturbiinikoneet ovat kuitenkin hitaita: niiden huippunopeus jää noin 700 kilometriin tunnissa, kun suihkukoneella pääsee muutaman sata kilometriä nopeammin. Ne ovat myös meluisia.

– Kovin isoja koneita ei ole järkevää toteuttaa potkuriturbiineilla. Tällä hetkellä suurimpia taitavat olla venäläiset TU-95-pommikoneet, jotka lienevät maailman meluisimpia, sanoo Tampereen teknillisen yliopiston tutkimuspäällikkö Jussi Aaltonen.

Suihkukoneella on polttoaineen kulutuksen kannalta taloudellista lentää korkealla, 11—12 kilometrissä, ja jonkin verran äänen nopeuden alapuolella.

Potkuriturbiinikoneella taloudellinen nopeus on huomattavasti alempi, eikä lentokorkeudella ole samaa merkitystä kuin suihkukoneella.

Tämä sisältö on vain tilaajille.

Tilaa Keskisuomalainen verkko joka päivä 15 eur. / 3 kk kestotilauksena

Tilaa tästä!

Jos olet jo tilaaja, .