1960’lardan beri izlediğimiz çizgi film The Jetsons’da George Jetson’ın, her yolculuğunun sonunda evrak çantasına dönüşen, katlanıp küçülebilen aile boyu arabası; günümüzde uçan arabalara göz kırpıyor. Ancak; beklenen elektrikli dikey kalkış/iniş uçakları veya VTOL’lar olarak bilinen uçan araçlarda, çevresel sürdürülebilirlik etkileriyle ilgili yeni bir araştırma; Jetsons tarzı kısa bir yol için uygun olmayacağını tespit ediyor.
Bununla birlikte, VTOL’ler; 9 Nisan’da Nature Communications‘da yayınlanan bir çalışmaya göre, uzun yolculuklar için sürdürülebilir hareketlilikte önemli bir rol oynayabilir. Çalışmada; dikey kalkışı ve bir helikopter gibi iniş yaparak uçağın verimli aerodinamik uçuşunu birleştirilmiştir. Dünyadaki birçok şirket bu şekilde VTOL prototipleri geliştiriyor.
Michigan Üniversitesi Sürdürülebilir Sistemler Merkezi’nden ve Ford Motor Co.‘dan araştırma yazarlarına göre; uçan arabalar özellikle sıkışık şehirlerde veya coğrafi kısıtlamaların olduğu yerlerde, taksi hizmetinin bir parçası olarak değerli olacaktır.
UM Okulunda Sürdürülebilir Sistemler Merkezi Müdürü Gregory Keoleian: “Bana göre, VTOL’lerin belirli senaryolarda enerji kullanımı ve sera gazı emisyonları konusunda rekabetçi olduklarını görmek çok şaşırtıcıydı. Tam doluluk oranına sahip VTOL’ler San Francisco’dan San Jose’ye veya Detroit’ten Cleveland’a yapılan geziler için yer temelli araçlardan daha iyi performans gösterebilir.”
VTOL’lerin ilk kapsamlı sürdürülebilirlik değerlendirmesi olan U-M-Ford çalışması; yer tabanlı binek araçlara kıyasla enerji kullanımı, sera gazı emisyonları ve VTOL’lerin zaman tasarrufunu değerlendirdi. VTOL’ler uçuş sırasında sıfır emisyon üretmesine rağmen; pilleri santrallerde üretilen elektriğe ihtiyaç duyuyor.
Araştırmacılar; 100 kilometrelik (62 mil) yolculuklar için pilot taşıyan ve üç yolcu taşıyan tam yüklü bir VTOL’un ortalama 1.54 araç doluluk oranına ve yer tabanlı araçlardan daha düşük sera gazı emisyonlarına sahip olduğunu buldu. VTOL’ye bağlı emisyonlar; benzinli araçlardan yüzde 52 ve pilli araçlardan yüzde 6 daha düşüktü.
U-M Çevre ve Sürdürülebilirlik Okulu Yüksek Lisans Öğrencisi Akshat Kasliwal; bulguların ticarileşmeden önce ortaya çıkan bir mobilite sisteminin sürdürülebilir bir şekilde konuşlandırılmasına yardımcı olabileceğini söyledi.
Kasliwal: “Sadece yolcu taşımacılığı açısından avantajlı değil; aynı zamanda uçan arabaların ekonomisini de destekliyor.”
Önümüzdeki yıllarda küresel taşımacılık sektörü, rahat yolcu hareketliliği için artan talebi karşılarken; aynı zamanda tıkanıklığı azaltan, güvenliği artıran ve iklim değişikliğini azaltan ihtiyaçlarla da karşı karşıyadır.
Elektrikli araçlar ve otomatik sürüş; bu hedeflerin bazılarına katkıda bulunabilir, ancak mevcut yollardaki tıkanıklıklarla sınırlıdır. VTOL’ler pilotlu taksi hizmetleri veya diğer kentsel ve bölgesel hava seyahat hizmetleri sağlayarak, bu sınırlamaların bazılarını potansiyel olarak aşabilir. Bazı havacılık şirketleri; örneğin Airbus, Boeing, Joby Aviation, Lilium ve NASA gibi, VTOL prototipleri geliştirdi. Bu uçaklar için bir kritik verimlilik sağlayan, elektrikli birkaç itici tahrikin kullanılmasını içeren, dağıtılmış elektrik tahrik sistemi veya DEP’dir.
U-M ve Ford araştırmacıları, elektrik VTOL’leri için enerji kullanımını ve sera gazı emisyonlarını hesaplayan fizik tabanlı bir model oluşturmak için, bu kaynaklardan ve diğerlerinden kamuya açık bilgileri kullandı.
UM Mühendislik Fakültesi Yüksek Lisans Öğrencisi Noah Furbush: “Modelimiz VTOL uzayındaki genel eğilimleri temsil ediyor ve ağırlık, taşıma oranı ve aküye özgü enerjiyi belirtmek için çoklu çalışmaların ve uçak tasarımlarının parametrelerini kullanıyor.”
U-M’den Furbush: “Ayrıca, bu parametrelerin sınırlarını keşfetmek için ızgara karbon yoğunluğu ve rüzgar hızı gibi diğer faktörlerin yanı sıra duyarlılık analizleri de yaptık.”
Araştırmacılar, VTOL uçuşunun beş aşaması boyunca birincil enerji kullanımını ve sera gazı emisyonlarını analiz ettiler: Kalkış vurgusu, tırmanma, seyir, iniş ve iniş vurgusu… Bu uçaklar kalkış ve tırmanma sırasında çok fazla enerji kullanıyor, ancak seyir aşamasında nispeten verimli olan 150 mil hızla hareket ediyor. Sonuç olarak, VTOL’ler, seyir aşaması toplam uçuş kilometrelerine hükmediyorsa uzun seyahatlerde enerji açısından en verimlidir.
Ancak daha kısa yolculuklar için (35 kilometreden/22 mil daha az) tek kişilik çalışan içten yanmalı motorlu taşıtlarda daha az enerji kullandı. Tek yolcu VTOL’lerinden daha az sera gazı emisyonu üretti. Bu önemli bir husustur, çünkü ortalama zemine dayalı taşıt aracı sadece yaklaşık 17 kilometre (11 mil)’dir.
UM Çevre Okulunda Lisansüstü Öğrenci Jim Gawron: “Sonuç olarak, VTOL’lerin benzinli araçlardan daha sürdürülebilir olduğu geziler; yalnızca yere yapılan toplam yıllık araç kilometrelerinin küçük bir kısmını oluşturuyor. Sonuç olarak, VTOL’ler sürdürülebilir bir hareketlilik sistemindeki katkıları ve rolleri ile sınırlı olacaklardır.”
VTOL, yer üstü taşıtlara göre 100 kilometre uzaklıktaki temelgezisini tamamladı. Bir yerden bir yere VTOL uçuş yolu, daha yüksek hızlarla birleştiğinde, yer tabanlı araçlara göre yüzde 80 civarında zaman tasarrufu sağladı.
Furbush: “Genel olarak uçağın elektrifikasyonunun, havacılık endüstrisinin yakın gelecekte değişmesi bekleniyor.”
Çalışmanın yazarları; maliyet, gürültü ve tüketici kabulü de dahil olmak üzere VTOL’lerin uygulanabilirliğini değerlendirmek için birçok başka sorunun ele alınması gerektiğini belirtmektedir.
