Sinds 2017 werkt een team van onderzoekers van de TU Delft aan een nieuw duurzamer type passagiersvliegtuig, de Flying-V. Na de onderzoeksfase stond in juli een spannende en belangrijke volgende stap op het programma: de eerste testvlucht van het schaalmodel. Blijft het toestel – ook bij lage snelheden – stabiel in de lucht?

Het was een week waar onderzoekers Malcom Brown en Nando van Arnhem erg naar hadden uitgekeken. Na een periode van ontwerpen, rekenen, bouwen, meten, aanpassen en testen, kon een geschaalde versie van de Flying-V afgelopen juli de lucht in. Van Arnhem: “De Flying-V is een nieuw vliegtuig bestaande uit twee vleugelhelften met geïntegreerde ovalen rompen waar de passagiers zitten. Het samenvoegen van de romp en de vleugel vermindert de weerstand en het gewicht, waardoor het vliegtuig naar verwachting 20 procent minder brandstof verbruikt dan een Airbus A350 bij een gelijke missie. De eerste versie van het concept is ontstaan bij vliegtuigbouwer Airbus, later is ook KLM bij het project aangesloten. Met de TU Delft zijn we hoofdcoördinator en werken we met een team van vijf man aan het ontwerp.”

(photo: Malcom Brown)

Vliegt-ie of vliegt-ie niet?

Met een testvlucht wilden de onderzoekers het vlieggedrag van de Flying-V in kaart brengen. Van Arnhem: “We waren vooral benieuwd naar de vliegdynamische eigenschappen: hoe reageert het toestel op de omstandigheden in de lucht? Aan boord is de Flying-V uitgerust met acceleratie- en stromingsmeters die alle bewegingen nauw monitoren en data naar de grond sturen. Samen met de gegevens uit de windtunneltests en computermodellen die de aerodynamica berekenen, zijn de data uit de vliegtests essentieel bij het voorspellen van het gedrag van een Flying-V op ware grootte. Daarnaast helpen de testvluchten bij fundamenteel onderzoek naar scaled-flight testing voor onconventionele vliegtuigtypen.”

Passen en meten

Voor de demonstratievlucht in juli – de eerste in een lange reeks vliegtests – werd uitgeweken naar een militair vliegveld in Duitsland. Van Arnhem: “Dat was op verzoek van Airbus, omdat ze daar hun eigen tests uitvoeren en toestemming hebben voor experimentele vluchten. In Nederland konden we al wel wat taxitests uitvoeren, onder andere om de communicatiesystemen te testen.” Het was nog best een uitdaging om de Flying-V in Duitsland te krijgen, zegt Brown. “Het toestel heeft een spanwijdte van drie meter, net te breed om horizontaal in een vrachtwagen te vervoeren. Gelukkig had een student een slimme constructie bedacht waarmee het toestel diagonaal vervoerd kon worden.”

(photo: Malcom Brown)

Laatste aanpassingen

Eenmaal in Duitsland kon het toestel niet meteen de lucht in. Brown: “Er zijn altijd dingen die je vooraf niet kunt voorspellen of ter plekke pas kunt testen. Zo moesten we eerst het bereik van het radiosignaal checken. Vanwege een interferentie met de verkeerstoren en radarsystemen moesten we een andere communicatiemodule installeren. Ook waren we veel tijd kwijt aan het verplaatsen van het zwaartepunt. Als je dat verkeerd berekent, is het vliegtuig instabiel en kan het crashen. Na wat balanstesten bleek het zwaartepunt iets verder naar achteren te liggen dan we op basis van eerdere berekeningen dachten. Daardoor moesten we extra gewicht in de neus doen en het landingsgestel iets naar voren plaatsen.”

Zoeken naar juiste moment

Omdat ze maar vier dagen hadden om te vliegen, zorgden de aanpassingen voor kostbaar tijdverlies. Brown vond het soms moeilijk om het geduld te bewaren. “Als chief engineer moest ik bepalen wanneer we konden vliegen. Dat was best stressvol. Iedereen wil het liefst zo snel mogelijk vliegen en zoveel mogelijk vluchten maken. Maar als het backupsysteem van de radio niet werkt, kan de veiligheid in het gedrang komen en kunnen we essentiële data missen. Ik moest er zeker van zijn dat we onder de best mogelijke omstandigheden zouden vliegen. Het was zaak om op het juiste moment te zeggen: ‘Alles werkt, nu gaan we ervoor’.” 

Cruciale seconde

Uiteindelijk stond de Flying-V op de laatste testdag klaar op de startbaan. Van Arnhem bestuurde het toestel handmatig vanaf de grond met een afstandsbediening. Er lag behoorlijk wat druk op z’n schouders. “Alles bij de start moet kloppen. Een kleine afwijking in het neuswiel kan het toestel al van de baan brengen. Daarna volgt de meest cruciale seconde: het moment dat de Flying-V de grond loslaat, oftewel roteert. Als ik te vroeg zou roteren en het toestel een te grote invalshoek krijgt, kan het onbestuurbaar worden. Gelukkig reageerde het toestel zoals verwacht.”

Drie piloten

Terwijl Van Arnhem het toestel met het blote oog volgde, ontvingen Brown en elektronica-deskundige Alberto Ruiz Garcia op een scherm alle data die de Flying-V verzond. Van Arnhem: “Malcom en Alberto voorzagen mij van data over de snelheid, hoogte en hoeken van het toestel. Eigenlijk vlogen we dus met drie piloten. De vlucht zelf duurde slechts vijf minuten. De landing was nog wel even spannend. De Flying-V haalt in de lucht een snelheid van 150 kilometer per uur. Op die snelheid is het lastig zo’n klein toestel op een smalle strip te laten landen.”

Bruikbare inzichten

Ondanks de korte vluchtduur zijn de onderzoekers meer dan tevreden over de eerste vliegtest. Van Arnhem: “De Flying-V was redelijk stabiel en beter controleerbaar dan we dachten. Zoals verwacht was er een sterke gier-rolkoppeling, waardoor de neus en vleugeltippen bij bepaalde manoeuvres heen en weer gaan. Zulke inzichten kunnen we gebruiken voor verdere ontwikkeling van de Flying-V. Bijvoorbeeld door een dempingsysteem – dat normale vliegtuigen vaak ook hebben – aan te brengen of de winglets (de opstaande uiteinden van vleugels, red.) te vergroten.”

Trots op team

Brown hoopt binnenkort weer nieuwe tests te kunnen uitvoeren met een verbeterde versie. “Eigenlijk staan we pas aan het begin van het hele onderzoek. Maar we weten nu in ieder geval dat het schaalmodel van de Flying-V de lucht in kan, blijft vliegen en weer veilig kan landen. Dat voelt al als een enorme stap waar ik erg trots op ben. Helemaal omdat we er met een relatief klein team zo hard aan hebben gewerkt. Ook KLM en Airbus waren erg blij met de eerste luchttest.”

Nieuwe stappen luchtvaart

Het zal nog wel enkele decennia duren voordat er echt revolutionair nieuwe modellen passagierstoestellen op de markt komen, denkt Van Arnhem. “De luchtvaart is vrij conservatief en ontwikkelt zich stapsgewijs. Niet voor niks is de tube and wing al sinds het begin van de commerciële luchtvaart het leidende model. Toch merk ik de laatste jaren wel dat de luchtvaartindustrie steeds meer openstaat voor nieuwe ideeën, met name door het besef dat alles echt duurzamer moet. De samenwerking met Airbus en KLM laat zien dat er ook daadwerkelijkheid bereidheid is te investeren in kennis, innovatie en verduurzaming.”

(photo: Malcom Brown)
/* */