Álomgépátadás: amitől más a Boeing 787-ese

A Boeing 787-est gyakran emlegetik olyan repülőgépként, amelynek gyártása során eddig alig alkalmazott anyagokat, eljárásokat és egészen új rendszereket alkalmaznak. Mások odáig mennek, hogy a típussal és a forradalmi újításokkal a polgári repülőgépgyártás egy új korszakába lép, és sikere vagy kudarca hosszú időre meghatározhatja a fejlesztések irányát. De mik is valójában a legfőbb újítások és mekkora a jelentőségük?

Talán a leggyakrabban a kompozitanyagok nagyarányú alkalmazásáról hallhatunk. Kompozitanyagnak nevezzük a két vagy több, fizikai vagy kémiai tulajdonságában különböző anyagból képzett rendszert. Létrehozásuk célja az alkalmazás szempontjából káros tulajdonságok csökkentése és a hasznos tulajdonságok növelése. Mivel szinte bármely két anyag kombinációjaként előállíthatóak, nagyon sok fajtájuk létezik. A Boeing 787-esnél elsősorban CRFP-t, vagyis szénszállal megerősített polimert (a polimer itt epoxigyanta) alkalmaznak nagy arányban. Előnyös tulajdonsága nagy szilárdsága és merevsége, valamint kis tömege. Nemcsak hogy jóval könnyebb, mint az alumínium, amely a hagyományos repülőgépgyártás egyik leggyakrabban alkalmazott anyaga, hanem az anyagfáradásnak is sokkal jobban ellenáll.

Nos, az újdonság nem a kompozitanyagok használata, hisz ezeket többé-kevésbé már régóta alkalmazzák elsősorban a szárnyakon, hanem annak mértéke. A Boeing 787-es törzsének, szárnyának, farokrészének és belső terének nagy része ilyen anyagból készült. Ez összességében a repülőgép tömegének 50%-át teszi ki (térfogatarányban ez közel 80%!), míg az alumínium aránya mindössze 20%. Összehasonlításképpen a Boeing 777-nél, amely szintén a modernebb repülőgépek közé tartozik, az alumínium aránya 50%, míg a kompozitoké csupán 12%, és ez az A380-as esetében is csak 20%.

A legnagyobb újdonság az, hogy a repülőgép törzsét kompozitból építették; eddig minden nagygép törzse alumíniumból készült. A törzs nagyobb kompozitegységekből áll, és ezért jóval kevesebb alkatrészt tartalmaz (10 000-es nagyságrendben!). Nemcsak hogy könnyebb, de erősebb is, így a megszokottnál nagyobb kabinnyomás és a korrózió hiánya miatt nagyobb páratartalom alkalmazása lehetséges, ami kényelmesebbé teszi az utazást, és nagyobb ablakok kialakítását is lehetővé tette (erről bővebben kicsit később).

A kompozitok eddig példátlan mértékű alkalmazása ugyanakkor számos biztonsági kérdést is felvetett, hiszen a megfelelő tapasztalatok híján még a legfejlettebb tervező szoftverekkel is nagyon nehezen lehetett modellezni a géptörzs bizonyos tulajdonságait, mint például egy durva földet érés okozta esetleges sérüléseket. Ezért az FAA (Szövetségi Légügyii Hatóság, USA) számos olyan tesztet is előírt, ami még új repülőgéptípusnál szokatlan, többek között egy töréstesztet annak vizsgálatára, hogy hogyan reagálnak a törzs bizonyos részei egy durva földet érésre. Probléma még, hogy a kompozitok esetében a repedéseknek és az anyagfáradásnak nincsenek látható jelei, ezért ez az üzemeltetés során fokozott figyelmet igényel. Tűzvédelmi kérdések is felmerültek, miszerint az epoxigyanta alkalmazása miatt egy esetleges tűz esetén a 787-es jóval gyorsabban kiég, mint a fémépítésű típusok, de a vizsgálatok ezt az aggodalmat is eloszlatták.

A Boeing a 787-eshez két hajtóművet választott ki, ezek a General Electric GENX és a Rolls-Royce Trent 1000. Az új hajtóművek nemcsak sokkal csendesebbek, de 10-15%-kal hatékonyabban is működnek, és károsanyag-kibocsátásuk jóval kisebb (a GE szerint a GENX károsanyag-kibocsátása 95%-kal a jelenleg megengedett értékek alatt van). Érdekes, hogy mindkét típus kétáramúsági foka 1:10 körüli (turbofan hajtóműveknél a gázturbina és a ventilátorfokozatokon áthaladó gáz tömegáramának aránya), ami igen magasnak minősül, ez is hozzájárul a javuló adatokhoz. A GENX esetében is használtak kompozitokat, emiatt a hajtómű könnyebb elődeinél.

A másik nagy újítás, hogy a Boeing 787-esen nem vezetnek el levegőt a hajtóműből a repülőgép más rendszereinek működtetésére. Az elvezetés általában a kompresszorfokozatot követően az üzemanyag-befecskendezés előtt történik, az így nyert nagynyomású és magas hőmérsékletű levegőt elsősorban a légkondicionáló berendezés használja. Az elvezetés hiánya növeli a hatékonyságot.

Külön figyelmet igényelnek a hajtóműgondolák. A beömlőnyílásnál speciális festékréteget alkalmaztak annak érdekében, hogy a lamináris áramlást az eddiginél nagyobb mértékben és jelentősebb területen tudják fenntartani, ennek köszönhetően csökkent a hajtóműgondola légellenállása, és ezáltal az üzemanyag-fogyasztás is. A zajcsökkentés érdekében a beömlőnyílás környezetében hangelnyelő tulajdonságú anyagokat alkalmaztak, a fúvócsövet körülvevő borítás pedig fogazott (első látásra talán ez az egyik legjellegzetesebb újítás), így a fúvócsőből kiáramló és a külső levegő keveredése kevesebb zajjal jár. Végül, de nem utolsósorban meg kell említeni a két hajtóműtípus egyszerű felcserélhetőségét, amely szintén példátlan, a csere akár egy nap alatt is elvégezhető.

A Boeing számos hagyományosan a hajtóműből elvont sűrített levegőt használó fedélzeti rendszer esetén döntött az elektromos működtetésről, ezek közé tartoznak többek között a hajtóművek és a segédhajtómű indításához, a szárny jegesedés elleni védelméhez, és a kabinnyomás biztosításához szükséges rendszerek. A repülőgépen egyedül a hajtómű beömlőnyílásának jegesedés elleni védelmét biztosító rendszer használ továbbra is levegőt. A fenti újítások nagyban hozzájárulnak a 787-esen a mechanikus rendszerek részarányának csökkentéséhez, ez a Boeing 767-eshez képest pedig több mint 50%-os csökkenést jelent.

A segédhajtómű (APU) egyik legfontosabb funkciója a pneumatikus energia biztosítása a repülőgép számára egy kompresszor segítségével. Ezt a Boeing 787-esen indítógenerátorokkal váltották ki, az APU kizárólag elektromos energiával látja el a repülőgépet, így a kevesebb alkatrész és az egyszerű kialakítás miatt kevesebb karbantartásra van szükség, ráadásul a segédhajtómű megbízhatósága körülbelül a négyszeresére nő. Meg kell azonban jegyezni, hogy a nagyobb elektromos energia iránti igény komolyabb akkumulátorok használatát teszi szükségessé. A 787-esen áttértek a váltóáram használatára, és a generátor, valamint az indító funkciók egy egységbe történő integrálásával a generátor jóval egyszerűbb felépítésű lett. A generátor indítómotorként történő alkalmazásával szükségtelenné vált a pneumatikus hajtóműindítás.

Szintén komoly újítás az elektronikus vezérlésű fékrendszer alkalmazása a hidraulikus változat helyett. Az új rendszer mechanikailag jóval egyszerűbb felépítésű, és kiküszöböli a hidraulikafolyadék szivárgásából, rosszul záró szelepekből, és egyéb hasonló problémákból adódó zavarokat is. Általánosan elmondható, hogy az elektronikus rendszerek állapota jóval egyszerűbben követhető, a hibák könnyebben észlelhetők és azonosíthatók. A fékek kopása folyamatosan figyelemmel követhető, így szükségtelenné válik azok gyakori vizuális ellenőrzése.

A pilótafülkékben is számos változásnak lehetünk tanúi, de a fülke felépítése a légitársaságok kérésére nagyban hasonlít a Boeing 777-eséhez, hogy a pilóták komoly kiegészítő tanfolyam nélkül átülhessenek az új típusra (ehhez csupán egy ötnapos kurzuson kell részt venniük). Amellett, hogy a fülke a megszokottnál tágasabb, a legszembetűnőbb a négy nagy kijelző, amely a műszerfalon, közvetlenül a pilótákkal szemben helyezkedik el. Felületük (egyenként 9x12,1 inch, kb 23x31 cm) együttesen majdnem 50%-kal nagyobb, mint a 777-esen. Szintén újítás a „HUD” (Head Up Display), vagyis a fejmagasságban elhelyezett kijelző, amely lehetővé teszi a légijármű vezetői számára a legfontosabb repülési adatok folyamatos figyelését anélkül, hogy le kellene nézniük a műszerfalra.

A tervezők odafigyeltek arra is, hogy az utasok a jelenleg megszokottnál kényelmesebben, kellemesebb körülmények között tölthessék el a repülés hosszú óráit. Erre szükség is van, hiszen a 787-es akár 14-15 000 kilométert is képes megtenni leszállás nélkül, ami azt jelenti, hogy közvetlenül teljesíthetné a Budapest–Sydney vagy a Budapest–Auckland járatot is. Mint említettem, a kabinnyomás a megszokott 2400 méteres tengerszint feletti magasságnak megfelelő helyett 1800 méteres magasságban mérhető értéket tart, és növekszik a páratartalom is, ezek együttvéve nagyban hozzájárulnak a komfortosabb utazáshoz. A minden eddiginél nagyobb (27x47 cm), szemmagasságban elhelyezkedő ablakokat speciális, szabályozható üveggel látták el, amelyek segítségével állítható a kabinba bejutó fény mennyisége, miközben az ablak továbbra is teljesen átlátszó marad.

Először alkalmaznak LED alapú kabinvilágítást is, a három különböző alapszínnel 128 színkombináció állítható elő. A kabin fejlett légkondicionáló rendszere jobb minőségű levegőt biztosít, a szűrők a kórokozók mellett a kellemetlen szagokat is kiszűrik a levegőből, a légkörben található ózont pedig be sem engedik a kabinba.

Összességében elmondható, hogy a Boeing 787-es forgalomba állásával valóban a polgári repülőgépgyártás történetének egy újabb mérföldkövéhez érkeztünk, az új típus sikere vagy kudarca hosszú időre meghatározhatja az iparág fejlődését, és nem utolsó sorban komoly lépés egy, a jelenleginél környezetkímélőbb, csendesebb és hatékonyabb légi közlekedés irányába.