Svävande jättar revolutionerar luftfarten

Nu ska en ny generation av luftskepp erövra himlen – och ingenjörerna har lärt sig av historiens olyckor. 2024 lyfter världens största flygande farkost, Airlander 10, som kombinerar luftskeppets lyftkraft med flygplanets aerodynamik. Jätten kan frakta turister och gods till planetens mest otillgängliga platser.

Nu ska en ny generation av luftskepp erövra himlen – och ingenjörerna har lärt sig av historiens olyckor. 2024 lyfter världens största flygande farkost, Airlander 10, som kombinerar luftskeppets lyftkraft med flygplanets aerodynamik. Jätten kan frakta turister och gods till planetens mest otillgängliga platser.

Den 6 maj 1937 väntar pressen på marken vid Lakehurst Naval Air Station i den amerikanska delstaten New Jersey. Ovanför dem förbereder den nazityska zeppelinaren LZ 129 Hindenburg sig för att lägga an vid flygstationens förtöjningsmast.

Det 245 meter långa luftskeppet är fyllt med den brandfarliga gasen väte, som plötsligt antänds och sätter hela farkosten i brand. På en halv minut faller Hindenburg till marken medan flammorna slukar luftskeppets skrov och 35 av de 97 passagerarna och besättningsmedlemmarna omkommer i eldhavet.

Hindenburgs dramatiska katastrof blev slutet på luftskeppens gyllene era under 1920-talet och 1930-talet, men nu planerar ingenjörer på bland annat brittiska luftfartsföretaget Hybrid Air Vehicles låta luftskeppen lyfta till väders igen.

Tillverkaren planerar att utveckla en ny generation av luftskepp som på flera sätt har blivit långt mycket säkrare.

Först och främst är luftskeppet Airlander 10 fyllt med helium i stället för väte och dessutom ska datorberäkningar göra det 98 meter långa luftskeppet mer manöverdugligt och optimera lyftkraften genom att också utnyttja aerodynamiska egenskaper, något som tidigare luftskepp saknade.

Airlander 10 ska enligt planerna vara startskottet till en ny era för luftskeppen som ska användas för så olika syften som godstransporter och lyxturism i öde delar av planeten.

©

Tre principer lyfter Airlander

Airlander 10 skiljer sig från tidigare luftskepp genom att använda helium för lyftkraft och har ett specialdesignat skrov som bidrar till luftskeppets aerodynamiska egenskaper.

©

Helium är lättare än luft

Airlander 10 har ett skrov som är fyllt med ädelgasen helium, vilket står for en stor del af luftskeppets lyftkraft. Helium är inte brandfarligt, till skillnad från det väte som användes under luftskeppens gyllene era. Den här formen av lyftkraft kallas för aerostatisk lyftkraft.

©

Tudelat skrov ger aerodynamisk lyftkraft

När Airlander 10 rör sig framåt skapar luftskeppets två sammanbyggda skrov aerodynamisk lyftkraft. Luftens strömning runt farkosten bidrar med upp till hälften av lyftkraften under flygning. Vingar längs skrovet bidrar till aerodynamiken.

©

Motorer ger lyftkraft och framdrift

De fyra motorerna i fören och aktern på Airlander 10 används för navigation, framdrift och lyftkraft. De bakre motorerna används för att driva luftskeppet framåt medan de främre kan vinklas så att de både kan användas för att knuffa upp farkosten i högre luftlager och bromsa det vid landning.

Hybrid mellan tre farkoster

Airlander 10 får en stor del av sin lyftkraft från ädelgasen helium som till skillnad från de gamla luftskeppens väte inte är brandfarligt. Airlander 10 utnyttjar också samma princip som vanliga flygplan, aerodynamisk lyftkraft, när luften passerar längs skrovets över- och undersida.

Den lyftkraften bygger på luftskeppets säregna form med ett dubbelt skrov som samtidigt får Airlander 10 att skilja sig från zeppelinarens klassiska avlånga ballongform.

Dessutom får framtiden luftskepp också lyftkraft på ett tredje sätt. Det är utrustat med fyra dieselmotorer, två fram och två bak, som ger farkosten lyftkraft och framdrift enligt samma princip som en helikopter.

Med en topphastighet på cirka 150 kilometer per timme kommer Airlander 10 aldrig att konkurrera med vanlig flygtrafik, där trafikflygplan typiskt korsar himlen i hastigheter runt 700–800 kilometer per timme. Men vad luftskeppet saknar i hastighet tar det igen på flera andra fronter.

Behöver ingen landningsbana

Airlander 10 kan hålla sig i luften i upp till fem dagar utan att landa, vilket gör det lämpligt för långa expeditioner till fjärran platser där det inte finns några flygplatser.

En annan stor fördel är att luftskeppet inte behöver någon landningsbana för att lyfta och landa.

Eftersom Airlander 10 faktiskt är tyngre än luft behöver det till skillnad från zeppelinare inte landa vid någon särskild förtöjningsstation.

Luftskeppet har ett landningsställ som gör att det kan landa i princip var som helst på jorden där underlaget är fast och någorlunda plant.

Landningsstället under Airlander 10 kan också dras upp under flygningen för att minska luftmotståndet.

Ilmalaivaa kuljettavat ensi alkuun dieselmoottorit, mutta ennen pitkää ne on tarkoitus vaihtaa sähkömoottoreihin ympäristösyistä. Rungossa on ilmaonteloita, jotka muun muassa auttavat pitämään yllä painetta ilmalaivassa.

©

Dubbelskrov, elmotorer och kabinbyte gör Airlander unik

Airlander 10 styrs och drivs till en början med dieselmotorer, men med tiden ska de ersättas av elmotorer för att göra luftskeppet ännu grönare. Skrovet är designat så att det utnyttjar lyftkraft på samma sätt som en flygplansvinge. Moduler för passagerare och frakt kan bytas ut efter behov.

Tudelat skrov ger fördelar

Skrovet består av två ihopkopplade, ellipsformiga kamrar. Konstruktionen ger lyftkraft enligt samma princip som en flygplansvinge eftersom en del av luften sugs över toppen. Själva skrovet är tillverkat av ett så kallat kompositmaterial av kolfiber och glasfiber beklätt med ett förstärkt laminatmaterial som förhindrar läckage. De två kamrarna innehåller också en rad mindre kamrar fyllda med luft som bland annat hjälper till att hålla trycket inne i luftskeppet när trycker i heliumkamrarna förändras vid olika temperaturer och flyghöjder.

Hybrid flyger också på el

Luftskeppet har fyra dieselmotorer – två i fören och två i aktern. Enligt planerna ska dieselmotorerna dock bytas ut mot elmotorer både av hänsyn till klimatet och miljön samt för att minska bullret. De två motorerna i aktern används för framdrift medan de två i fören används för navigation (till exempel för att ändra flyghöjden). Airlander kan landa säkert med hjälp av bara två av motorerna.

Transporterar passagerare eller gods

Airlander är designad i moduler, vilket betyder att flera delar av luftskeppet, som motorer eller kabiner, enkelt kan bytas ut. Exempelvis kan Airlander 10 byggas ut med en bostadsmodul med plats för upp till 90 passagerare. Det kan också användas för att frakta gods till platser som är mycket svåra att nå genom att byta passagerarmodulen mot en fraktmodul.

Hybrid Air Vehicles lovar att Airlander 10 kommer att kunna frakta upp till tio ton gods eller 100 passagerare under resor på upp till 750 mil.

De många visionerna för Airlander 10 finns än så länge bara som datorritningar på Hybrid Air Vehicles marknadsavdelning. Hittills har bara prototyper av luftskeppet flugit. Företaget föreställer sig bland annat att luftskeppet kan användas för en form av kryssningsresor i luften, där välbärgade kunder betalar för resor till exotiska platser, som Nordpolen, vilka normalt är mycket otillgängliga.

En annan användningsmöjlighet är att frakta gods till fjärran platser på planeten eller att skicka in luftskeppet i katastrofområden där nödhjälp snabbt måste komma fram.

För det syftet har Hybrid Air Vehicles planer på en ny och större modell – den cirka 120 meter långa tungviktaren Airlander 50 som ska kunna frakta upp till 60 ton gods, motsvarande sex containers på 20 fot, eller kunna transportera 200 passagerare.

Utvecklat för militären

Den första versionen av Airlander 10 lyfte från jordytan 2016 och var då världens största flygande farkost.

Den 92 meter lång farkosten fick då på grund av sitt dubbelskrov smeknamnet ”den flygande rumpan”, och som tillverkarens namn Hybrid Air Vehicles antyder är Airlander 10 en hybrid mellan flera olika typer av luftfarkoster.

Historien om Airlander 10 började 2010 när det amerikanska försvaret bad Hybrid Air Vehicles att, tillsammans med leverantören Northrop Grumman utveckla ett luftskepp.

Det skulle vara det första i försvarets så kallade LEMV-projekt (Long Endurance Multi-Intelligence Vehicle) som handlar om att utveckla ett luftskepp för bland annat övervakning, spaning och rekognoscering.

I augusti 2012 flög den första prototypen under namnet HAV3 på sin jungfruresa i Lakehurst, New Jersey – samma plats där LZ 129 Hindenburg förliste 75 år tidigare
.

Epäonninen Airlander 10 -alus noin tunnin matkan päässä Lontoosta Cardingtonin lähistöllä marraskuussa 2017. Maailman pisin ilma-alus irtosi ensin kiinnitysköysistään. Ilmalaivan järjestelmät alkoivat automaattisesti tyhjentää heliumia rungosta, ja alus pääsi maahan. Kaksi maassa ollutta henkilöä kuitenkin loukkaantui lievästi.

Luftskepp har flera fördelar som tilltalade militären. Bland annat att de kan hålla sig i luften länge. Strax efter jungfruresan skrotade den amerikanska militären dock sitt LEMV-program på grund av budgetnedskärningar. Hybrid Air Vehicles beslutade sig då för att i stället förvandla det militära luftskeppet HAV3 till en civil, omdesignad version med namnet Airlander 10. Utvecklingen och tillverkningen av ett helt nytt hybridluftskepp har dock inte varit utan problem.

Elmotorer gör luftfarkost grönare

Prototypen på Airlander 10 hann göra sju testflygningar. I augusti 2016 skadades den främre delen av luftskeppets cockpit när Airlander 10 under stor mediabevakning hamnade med nosen i marken vid en misslyckad landning. Kraschen inträffade vid låg hastighet och ingen människa skadades, men i november 2017 var olyckan framme igen när Airlander 10 slet sig loss från sin förtöjningslina.

Luftskeppets system tömde dock automatiskt ut helium från skrovet och därför kom Airlander 10 snabbt tillbaka ned på jorden igen.

Olyckorna har dock inte dämpat Hybrid Air Vehicles entusiasm för att återigen låta luftskepp inta luftrummet. I början av 2020 har företaget presenterat en rad nyheter gällande konstruktionen och designen av Airlander 10. Luftskeppet växer bland annat från 92 meter till 98 meter medan kabinen alltjämt är 46 meter lång och sex meter bred som i tidigare versioner.

Hybrid Air Vehicles har genomfört nya vindtunneltester och datorsimuleringar av hur vinden rör sig runt farkosten för att förbättra luftskeppets manöverförmåga och optimera skrovets utformning samt minska luftmotståndet och därmed också bränsleförbrukningen i de fyra dieselmotorerna ombord.

Lyftkraften från helium betyder i sig en grönare flygtur. Airlander 10 kräver betydligt mindre bränsle än ett flygplan för att lyfta från marken eftersom gasen i luftskeppets inre balanserar en stor del av den vikt som ska lyftas upp i luften. Det är dock inte det enda steget i rätt riktning mot en grönare luftfart
.

Inom fem år kommer luftskeppet enligt planerna att utrustas med både dieseldrivna och elektriska motorer. Hybrid Air Vehicles samarbetar med bland andra University of Nottingham om att utveckla en elmotorprototyp på 500 kilowatt, vilken enligt planerna är redo för testning på marken 2022.

Hybrid Air Vehicles berättar att man antingen kommer att driva elmotorerna med batterier eller med vätebaserade bränsleceller för att slippa fossila bränslen.

Enligt företaget kan koldioxidutsläppen skäras ned med 90 procent på en kommande modell, jämfört med stora, kommersiella fraktflygplan. När den nya versionen av Airlander 10 enligt planerna är klar i mitten på årtiondet ska luftskeppet gå från prototyp till produktion och framställas i 12 exemplar per år.

Konkurrenter på väg med luftskepp

Hybrid Air Vehicles är inte det enda företaget som ser en ljus framtid för luftskeppen. Den amerikanska tillverkaren Lockheed Martin har utvecklat Hybrid Airship med plats för 19 passagerare och 21 ton gods, som enligt planerna bland annat ska frakta gods till och från gruvor som det är för dyrt eller svårt att bygga vägar till.

Även Google-medgrundaren Sergey Brin ser möjligheter i luftskeppen. Enligt den brittiska tidningen The Telegraph låter IT-miljardären bygga ett enormt luftskepp för 150 miljoner dollar i en hangar i Kalifornien, som Google tagit över från Nasa.

Det cirka 200 meter långa luftskeppet ska enligt planerna fungera både som Sergey Brins personliga yacht i luften och även kunna användas för att till exempel leverera nödhjälp till katastrofområden i hela världen.

1937 var det sannolikt statisk elektricitet som antände luftskeppet Hindenburgs brandfarliga väte och kostade 35 människor livet. Utvecklarna av framtidens luftskepp är dock övertygade om att modern teknik och de många säkerhetsåtgärderna kommer att få folk att återigen färdas med luftskepp.