Nezadržen razvoj alternativnih letalskih pogonov

Pipistrel ni zgolj svetovno znani proizvajalec ultralahkih letal, v njem nastajajo tudi novi standardi za električne in hibridne pogone za splošno letalstvo ameriške organizacije ASTM. Predsednik delovne skupine za to področje je namreč dr. Tine Tomažič, član razvojne ekipe v Pipistrelu. Z njim smo se pogovarjali o razvoju električnih in hibridnih letal ter zadnjem medijsko najodmevnejšem dosežku, šolskem dvosedežnem električnem letalu WATTsUP.

Lahko predstavite temeljne usmeritve delovanja organizacije ASTM?

ASTM, American Society for Testing and Materials, skrbi za razvoj standardov, čeprav jih ne piše. Zagotavlja namreč le delovno okolje, v katerem predstavniki industrije, organizacij, ki na državni ravni regulirajo neko področje, in zainteresirana javnost brez neposrednega komercialnega interesa sodelujejo oziroma soustvarjajo vsebine, ki potem postanejo standardi ali pa tudi ne. Član te organizacije lahko postane vsakdo z željo po boljši ureditvi določenega področja.

ASTM uvaja zelo demokratičen postopek, kako se do standarda pride. Vsak lahko standard predlaga, potem pa komisija, sestavljena iz predstavnikov prej omenjenih treh skupin, predlog obravnava in z glasovanjem dejansko izlušči vsebino, ki je potem objavljena kot standard. Postopek glasovanja je večkraten: zgoditi se morajo najmanj tri glasovanja na več ravneh. Ko so opravljena, je besedilo pripravljeno za publikacijo.

Kaj je dobra lastnost tega postopka? Glasovanje se dejansko vrti v krogu do trenutka, ko ni več nobenega negativnega glasu. Pri tem velja poudariti, da je tudi negativen glas treba utemeljiti. Lahko bi rekli, da je cilj ustvariti čim boljši standard za vse.

Koliko članov ima ASTM in koliko delovnih skupin je za letalstvo?

ASTM ima nekaj deset tisoč članov, na področju letalstva pa delujejo tri delovne skupine. Skupina 37 je skupina za lahka športna letala, skupina 39 je nekakšna valilnica novih idej, ki še niso umeščene v širši okvir in tako nikoli ne razvijejo standarda do objave, skupina 44 pa se ukvarja z letali splošne kategorije. Sam sem član vseh teh skupin, ki imajo skupaj okrog dvesto članov, precej pa jih sodeluje v vseh treh skupinah. Znotraj skupine 44 je še delovna skupina za električne in hibridne pogone, kjer sem vodja, in ta skupina uradno šteje okoli 40 članov.

Kakšne reference moraš imeti, da se sploh lahko pridružiš ASTM oziroma njihovim delovnim skupinam?

Ko sem se leta 2005 pridružil ASTM, nisem imel nobenega posebnega privilegija. Moj motiv ni bilo pisanje novega, temveč spremljanje tega, kaj se bo v prihodnje dogajalo. Nekajkrat sem si upal predlagati nekaj svojega, kar so na moje veliko presenečenje zelo hitro sprejeli. Tako sem leta 2007 kot podskupino 37 zasnoval majhno delovno skupino ljudi, ki smo se ukvarjali z idejo, kako električna letala sploh legalizirati. Takrat je bilo razvijanje letal na električni pogon nekaj zelo čudnega, saj o drugačnih letalskih pogonih niso niti še razmišljali. Toda evolucija v inženirstvu gre korak za korakom.

Pri pisanju gradiva za ta standard sem bil zelo aktiven. Leta 2010 je postalo prvi objavljeni standard za električno letalstvo. In še zdaj je to edini standard, veljaven na tem področju. Ne bom rekel, da je odličen, a edini dovolj dobro osvetljuje situacijo. Zakaj dovolj dobro? Zato ker sta ga obe glavni agenciji, ki se ukvarjata z varnostjo v letalstvu na svetu – ameriška FAA (Federal Aviation Administration) in evropska EASA (Europe Aviation Safety Agency) – potrdili kot veljavni standard. Kar pomeni, da ga dejansko lahko uporabljamo pri načrtovanju letal, čeprav ga ti dve agenciji nista razvili.

Zatem je vaša skupina dobila mandat, da popelje standarde za električna letala na višjo raven; ne le za majhne športne dvosede, temveč za splošno letalstvo.

Imeli smo precej sreče, da je bila ta odločitev sprejeta. Tisto leto, ko je nastala skupina 44, je ameriška FAA hotela prevetriti standarde, ki veljajo za splošno letalstvo. Ti so bili zakoličeni v poznih 60. letih, in čeprav so doživeli nekaj reinkarnacij, so bili tako okosteneli, da jih skoraj ni bilo več mogoče uporabljati. V letalstvu pa velja, da se tisto, kar ni zapisano kot standard, obravnava kot nevarno. Skupaj z omenjeno prevetritvijo je FAA poudarila željo, da bi v sklop te prevetritve prinesli tudi nekaj novega. Ta novost je bila uvedba novih načinov pogona. Zaradi boljše organiziranosti dela so nas prosili, da vsebinska področja ustrezno umestimo v skupini 39 in 44.

Ko obravnavaš pogonski del letala, moraš obravnavati najmanj dva vidika: kakšen ta pogonski sistem je in kako ga vgradiš v letala. Narediš lahko namreč čudovit pogonski sistem, a če ga ni mogoče vgraditi v različne tipe letal, nisi bil ravno uspešen. Še huje, če narediš tak pogonski sistem, ki ga lahko vgradiš le v določen tip letala, na drugih letalih pa je nevaren, je vse skupaj še slabše. Razvoj pogonskega sistema smo zato prenesli v skupino 39, vgradnjo pa v 44. Nazadnje bosta nastala dva standarda: za načrtovanje in gradnjo sistemov ter za vgradnjo sistemov v letala.

Pričakujem, da bomo v sklopu projekta še letos prišli do prvega objavljenega standarda, ki pa ga varnostne agencije še ne bodo nujno tudi prepoznale. Uspeh torej še ni zagotovljen. Se pa po najboljših močeh trudimo ustvariti nekaj, za kar mislimo, da bi izboljšalo varnost in omogočilo novim tehnologijam, da jih vgradijo v letala.

Kam gre trenutno razvoj električnih in hibridnih letal?

Razvoj v večini primerov narekuje povpraševanje. Električna letala imajo zelo veliko težavo, baterijo, kot pač vse naprave, pri katerih je baterija edini vir energije. Stopnja razvitosti je tu precej slaba glede na naša pričakovanja. Trenutno se ukvarjamo s tem, kako slabost omejenosti baterije premestiti v našo korist. Tu pride v poštev tako imenovani hibridni pogon, kjer poleg baterije uporabljamo še en vir proizvajanja energije. Lep primer je jadralno letalo s pomožnim motorjem, s katerim ljudje jadrajo, a ne potrebujejo dodatnega letala, da ga povleče v zrak. Vgrajen ima manjši motor, ki pa je dovolj zmogljiv, da letalo poleti samostojno. Ko je enkrat v zraku, se motor pospravi, in letalo tudi po obliki postane pravo jadralno letalo.

Do leta 2007, ko smo v Pipistrelu naredili dvosedežno letalo taurus electro, so bile rešitve, jasno, bencinske. Električni pogon je bil veliko razodetje, saj pri tovrstnih letalih ni nobenega vzdrževanja, nobenega hrupa, nobenega predznanja, ki bi ga bilo treba usvojiti. Naše letalo sicer leti zgolj 26 minut, kar je na papirju slab dosežek. Toda kaj se v resnici dogaja? Ker gre za letalo s pomožnim motorjem, se v osmih oziroma desetih minutah že dvigneš na višino, ko začneš jadrati. Motor je v tem primeru zgolj orodje. V očeh uporabnikov letalo zmore trikrat več, kot v resnici potrebujejo. Zato jih resnično ne skrbi, da bi se baterija izpraznila. Če na zadevo pogledaš s tega zornega kota, je to res mali čudež. Življenjska doba letala je dolga, stopnja zadovoljstva ljudi pa visoka, čeprav gre zgolj za 26 minut.

Drugi takšen primer je šolsko letalo WATTsUP za pridobitev osnovne licence pilota. Tu gre za trening z vzletom in pristankom, letala se nenehno dvigajo in spuščajo. Med vsakim spuščanjem lahko električni pogon poskrbi, da energijo prihraniš: z vrtenjem propelerja se baterije ponovno napolnijo. Takšno letalo lahko leti eno uro. To spet ni kakšen presežek, a računati je treba, da tipična učna ura traja 45 minut. Preden pride na vrsto naslednji učenec, je baterija že pripravljena in napolnjena.

Ker pa ljudje od letal pričakujejo doseganje določenih razdalj, si od tega letala ne moremo obetati, da bomo z njim stranke prepričali, kako superiorno je leteti samo eno uro. Moramo dobiti rešitev, kako to početi dlje časa. Rešitev je hibridni pogon, kjer se energija iz baterij uporablja za nekatere dele poleta, za premagovanje razdalj pa se uporablja energija, ki prihaja iz generatorja. Če to narediš pametno, lahko združiš najboljše lastnosti obeh pogonov. Hibridna letala imajo možnost, da pristajajo tiho, še vedno pa lahko letijo daleč, čeprav pri tem uporabljajo posebna goriva. Seveda mora imeti takšno letalo najmanj tako stopnjo varnosti kot vsa druga. Z lastnostmi, ki jih električni pogon ima, skušamo izdatno dvigniti tudi stopnjo varnosti.

Boste letos začeli serijsko proizvodnjo letal WATTsUP, kot je bilo napovedano?

Vsekakor. Na največjem evropskem letalskem sejmu v Nemčiji bo aprila že predstavljena produktna izvedba tega letala. Dobra novica je, da je že koncept letala deloval tako dobro, da se njegova oblika ne bo spreminjala. Se bodo pa spreminjale nekatere rešitve v notranjosti, kar bo za uporabnika še bolj prijazno, predvsem pa cenejše, in to ob nezmanjšani varnosti.

Drži podatek, da bo to letalo cenejše od 100.000 evrov?

Da. Povpraševanje je že zdaj večje, kot smo pričakovali. Zmožni smo narediti tudi več kot petdeset takšnih letal na leto. Hkrati je segment šolanja pilotov trenutno najbolj obetaven segment v letalstvu. Trg letalskih prevoznikov se namreč širi in v prihodnjih dvajsetih letih bo treba izšolati nekaj sto tisoč novih pilotov. Vsi pa začnejo z učenjem v manjših letalih. Mi bi radi naredili ta segment letenja do okolja bolj prijazen in tišji, hkrati pa ga nameravamo poceniti.

S Siemensom Pipistrel sodeluje tudi pri razvoju hibridno-električnega pogona za letala splošnega letalstva, ki imajo do 19 sedežev.

Pipistrel ima močno znanje na področju baterijskih in varnostnih sistemov, principov vodenja in prikazovanja, nimamo pa notranjih kompetenc za proizvodnjo letalskih motorjev. Zato smo se povezali in poiskali rešitve pri podjetju, ki se ukvarja natanko s tem. Siemens je namreč zelo dober v proizvodnji lahkih elektromotorjev. Letalo bo torej Pipistrelovo, imelo pa bo Siemensov motor.