Néhány évtizeddel ezelőtt a repülés még kevesek számára elérhető luxusnak számított, mára viszont mindennapjaink részévé vált. Legyen szó nyaralásról, pár napos városlátogatásról vagy üzleti útról, a világ bármely pontjára eljuthatunk néhány óra alatt. Hasonlóképpen a légi áruszállítás is elengedhetetlen: az online rendelések globális hálózatától a sürgős ipari szállítmányokig mindenhol jelen van. 

A folyamatosan növekvő forgalom azonban nemcsak a repülőtereket terheli, hanem a környezetet is. Ezért vált alapvető kérdéssé, miként tehető a repülés egyszerre fenntarthatóbbá, gazdaságosabbá és biztonságosabbá – még a legszélsőségesebb időjárásban is. Ebben a munkában hazai kutatók is kulcsszerepet játszanak, a világ vezető repülőgépgyártóival együttmĹąködve.

A HUN-REN SZTAKI Rendszer- és Irányításelméleti Kutatólaboratóriumának (SZTAKI SCL) mérnökei például az Airbusszal közösen dolgoznak a személy- és teherszállító repülőgépek hatékonyságának növelésén. Az alacsonyabb üzemanyag-fogyasztás és károsanyag-kibocsátás nemcsak gazdasági előnyt jelent, hanem mérsékli a légiközlekedés ökológiai hatását is. Emellett a fejlesztések révén a repülés turbulens időjárásban is biztonságosabbá válik.

A repülőgépek hagyományos tervezési elveit megtartva, pusztán a rendszerek összehangoltabb mĹąködésével az utóbbi években 10–15 százalékos üzemanyag-megtakarítást sikerült elérni. Ennek egyik kulcsa a gépek szerkezeti hatékonyságának javítása és az aerodinamikai tulajdonságok fejlesztése: vagyis hogy a szárnyak a lehető legnagyobb felhajtóerőt biztosítsák a legkisebb légellenállás és üzemanyag-felhasználás mellett.

Az Airbus kutatócsapata már a 2035-re piacra kerülő gépek technológiáin dolgozik. Céljuk többek között a nagy karcsúságú, aerodinamikailag hatékony szárnyak kifejlesztése. A fesztáv növelése azonban korlátokba ütközik: a túl vastag szárny fokozza a légellenállást és rontja a stabilitást. A hosszú, vékony szárnyak viszont érezhetően javítják a teljesítményt – ezek fejlesztésében segít a SZTAKI SCL kutatása.

Kísérletek folynak úgynevezett „csupaszárny” kialakítású repülőgépekkel is, amelyek akár 20–25 százalékos üzemanyag-megtakarítást is ígérnek. Elterjedésük azonban új kihívásokat vet fel: sok repülőteret át kellene építeni a fogadásukhoz, az utasok kényelmes elhelyezése sem triviális, és sokan idegenkednek a szokatlan formától. Az utasbizalom kulcskérdés, hiszen komoly kockázatot jelentene a gyártóknak és légitársaságoknak, ha olyan gépeket állítanának forgalomba, amelyeket az emberek egy része nem szívesen venne igénybe.

Flatterjelenség és aeroelaszticitás

„A hosszú, vékony szárnyak hajlamosabbak rezonanciára: kisebb rezgések bizonyos körülmények között felerősödhetnek, és veszélyes kilengéseket okozhatnak. A repülőgépszárnyak esetében ezt flatterjelenségnek nevezzük” – magyarázza Vanek Bálint, a SZTAKI SCL vezetőhelyettese. – „Ez a szabályozatlan rezgés komoly szerkezeti károkhoz vezethet, szélsőséges esetben akár szárnytörést is okozhat. További kihívás, hogy egyes repterek nem képesek túl nagy szárnyfesztávú gépeket fogadni. Ilyenkor szükséges a szárnyvégek felhajtása, ami egyrészt növeli a szárny tömegét, másrészt extra feladatot ró a pilótára vagy a robotpilótára.”

A SZTAKI SCL egyik fő területe a szárnyak repülés közbeni rezgésének modellezése és csillapítása, azaz az aeroelaszticitás vizsgálata: hogyan hat kölcsönösen a levegő áramlása és a rugalmas szárnyszerkezet. „Sok teszt csak szimulációban végezhető el, ezért matematikai modellek segítségével vizsgáljuk a szárnyak viselkedését turbulencia, széllökések vagy más szélsőséges helyzetek esetén. Ezek alapján tervezzük meg azokat az algoritmusokat, amelyekkel a robotpilóta aktívan képes szabályozni a szárny mĹąködését” – teszi hozzá Vanek Bálint.

A labor emellett olyan apró, gyorsan mĹąködő szárnyfelületeket is fejleszt, amelyek képesek azonnal kioltani a veszélyes rezgéseket. Az Európai Unió Horizon2020 programjában az Airbusszal közösen dolgoztak ki speciális aktuátorokat, amelyeket ma már a Dassault Falcon magánrepülőgépeiben is használnak.

English Summary

A few decades ago, flying was still a rare luxury, but today it has become a natural part of our lives – from summer holidays to express cargo shipments. With growing air traffic, however, comes a greater environmental burden, making it crucial to develop aircraft that are greener, safer, and more efficient. Researchers at the HUN-REN SZTAKI Systems and Control Laboratory (SCL) are working with Airbus and other major manufacturers to optimize aircraft design, reducing fuel consumption and emissions while improving safety in turbulent conditions. Their work includes aerodynamic innovations, modeling wing vibrations (flutter), and developing active control systems to stabilize flight. These advancements could shape the next generation of passenger and cargo aircraft, expected to enter service around 2035.