Forskarnas fläkt ska ge tysta flygplan: ”Påtaglig skillnad”

I omställningen till eldrift ligger propellerdrivna flygplan nära till hands, men det skulle kunna innebära ökade bullernivåer – när utvecklingen snarare bör gå åt det andra hållet.

Nu ska KTH tillsammans med forskare vid GKN Aerospace i Trollhättan ta fram ett alternativ i form av en eldriven fläkt. Det 1,5 år långa projektet Elefant drog igång i somras, och forskarnas initiala studier ger positiva besked.

– Om man ser till ljudutbredningen på nära håll, om man sitter i flygplanet, så är skillnaden påtaglig. När det gäller ljudutbredningen på långt håll så är siffrorna ännu inte klara, men initiala analyser visar på en ganska stor skillnad. Om vi utöver en väldesignad fläkt dessutom har bullerdämpande paneler inbyggda i fläktkanalens väggar så blir det ännu tystare. Men ett av projektets mål är att vi ska kunna kvantifiera hur pass mycket tystare det blir, säger Nenad Glodic till Ny Teknik.

Vill utnyttja kolfiberns egenskaper

Han leder forskargruppen på Institutionen för energiteknik vid KTH. Deras uppdrag är att ta fram en hållbar lättviktskonstruktion, och teamet kommer att utvärdera kolfiber såväl som aluminium. Kolfiberkomposit har en inneboende sprödhet som kan göra materialet stötkänsligt, men genom att experimentera med placeringen av fibrerna kan man få en komposit med olika mekaniska egenskaper i olika riktningar. 

– Utöver att väga nära 40 procent mindre har kolfiberkomposit en högre strukturell dämpning än metallmaterial. Vi vill utnyttja kolfiberns anisotropa egenskaper för att kunna skräddarsy kompositen på det sätt som vi vill och designa fläktblad som är mindre känsliga för aerodynamiskt inducerade vibrationer, säger Nenad.

KTH kommer sedan att bygga prototyper på blad som utsätts för vibrationsprov. I nästa steg av projektet vill forskarna tillverka en fullständig uppsättning blad som utvärderas i en roterande rigg på KTH. Tanken är att man framöver ska testa hela systemet med en komplett drivlina, inklusive vätgasdrivna bränsleceller.

Flygplanet tar 19 passagerare

Flygplanet som utgör projektets grundapplikation är en modell som tar 19 passagerare. En fläkt öppnar för en större variation när det kommer till placeringen på flygkroppen, men hur ser då den teoretiska bränsleförbrukningen ut om man ställer propellrar mot fläktar? 

– Propellrar och fläktar har olika potential för att vara effektiva vid olika flyghastigheter, och att kvantifiera skillnaden och vad den blir under en hel flygning är något som vi arbetar med att besvara i projektet. Men fördelen med fläkten är ju att den är skalbar, och för lite större flygplan som flyger snabbare så blir fläkten effektivare. Den har bättre verkningsgrad än propellrar vid högre fart, säger Nenad Glodic.

Marcus Lejon är projektledare för Elefant vid GKN Aerospace i Trollhättan. Han berättar att de preliminära resultaten visar att det är mycket tystare med fläkten, men under året vill man öka förtroendet för de siffrorna. Och fläkten kommer inte att ställas mot vilken propeller som helst, utan den ska vara riktigt bra. Under våren inleds därför ett examensarbete med uppdraget att designa propellrar som kan utgöra ett relevant underlag för jämförelse med fläkten, med en hög verkningsgrad och samtidigt en låg bullernivå.

– Det ska vara en så effektiv propeller som möjligt så att vi inte gör en oschysst jämförelse, säger Marcus Lejon till Ny Teknik.