Voor- en tegenstanders van elektrisch vliegen zitten elkaar regelmatig in de haren over de vraag hoe kansrijk de elektrische luchtvaart eigenlijk is. Men doelt daarbij vooral op batterij-elektrisch voor de grote luchtvaart, maar elektrisch kan ook betekenen hybride-elektrisch of zelfs waterstof via de fuel cell technologie. Wereldwijd zijn honderden bedrijven en organisaties bezig met elektrisch vliegen. Zij richten zich vrijwel allemaal op de kleine luchtvaart (general aviation). Ook lucht- en ruimtevaartorganisatie NASA heeft zich bij deze lange rij aangesloten; binnenkort gaat een bemande elektrische X-plane de lucht in.
Ruimtevaart
De National Aeronautics and Space Administration (NASA) werd opgericht in 1958. Het is de opvolger van het National Advisory Committee for Aeronautics (NACA) dat al in 1915 van start ging. NASA is natuurlijk vooral bekend van ruimtevaartprogramma’s als Mercury, Gemini, Apollo en Space Shuttle. Op luchtvaartgebied spreken de X-planes het meest tot de verbeelding, waarbij de X staat voor experimental. Het gaat daarbij vooral om onderzoeksvliegtuigen, maar ook sommige raketten hebben een X-aanduiding gekregen.
X-planes
De eerste X-plane vloog in 1946 en is ook een van de bekendste. Het betreft de Bell X-1 die een jaar later de primeur had van het doorbreken van de geluidsbarrière. Een ander beroemd experimenteel NASA-vliegtuig is de X-15, gebouwd door North American. Dit rakettoestel kon hypersoon vliegen. Het snelheidsrecord van de X-15 uit 1967 (bijna 7.300 kilometer per uur) staat nog altijd. NASA is inmiddels aanbeland bij de X-61, maar in dit artikel staat de elektrische X-57 Maxwell centraal. Dit toestel is een doorontwikkeling van de tweemotorige P2006T van de Italiaanse fabrikant Tecnam.
Vierzitter
De P2006T is het lichtste gecertificeerde tweemotorige toestel ter wereld. De vierzitter heeft een intrekbaar landingsgestel en vloog voor het eerst in 2007. Een militaire variant is in gebruik bij de Italiaanse luchtmacht en de luchtmacht van de Dominicaans republiek. NASA heeft de Tecnam twin gekozen als casco waarop het het potentieel van LEAPtech (Leading Edge Asynchronous Propeller Technology) zal evalueren.
Wetenschapper
De X-57 is het eerste NASA X-vliegtuig in twee decennia, dat weer gaat vliegen met een testpiloot aan boord. De laatste keer dat dat gebeurde was rond 2000 met de X-35 (JSF). De X-57 is vernoemd naar de Schotse wetenschapper James Clerk Maxwell. Deze wis- en natuurkundige is beroemd vanwege de vier Maxwellvergelijkingen. Op deze grondvergelijkingen is de hele klassieke elektromagnetische theorie gebouwd. Met Albert Einstein en Isaac Newton wordt hij tot de grootste natuurkundigen gerekend.
Demonstreren
De X-57 is onderdeel van het SCEPTOR-project. Deze afkorting staat voor Scalable Convergent Electric Propulsion Technology Operations Research. Doel van het project is het demonstreren van technologie om emissie, brandstofverbruik en geluid te reduceren. De testen kunnen belangrijke input geven voor het vaststellen van de luchtwaardigheidsnormen van de Federal Aviation Administration voor elektrische vliegtuigen.
Motoren
NASA kiest voor elektrische voortstuwing omdat deze efficiënt en betrouwbaar is. Elektromotoren kunnen overal op het toestel geplaatst worden om de efficiency te verbeteren. Zij zijn kleiner, stiller en lichter, maar geven ook minder vermogen dan een conventionele motor. Daarom krijgt de X-57 14 motoren in plaats van twee, die oorspronkelijk op de Tecnam P2006T zitten. De kleine motoren vergroten de airflow, zodat het toestel voldoende lift krijgt zelfs als het langzaam vliegt. NASA noemt dit Distributed Electric Propulsion (DEP). Hierdoor kan de X-57 gebruik maken van kortere start- en landingsbanen.
Batterijen
De Amerikaanse lucht- en ruimtevaartorganisatie maakt voor de X-57 gebruik van oplaadbare lithium-ion batterijen. Ze worden geplaatst in twee verpakkingen in de cabine. Elke verpakking heeft vier batterijmodules en een controlemodule. Ze leveren 69 kilowatt aan energie. De batterijen worden uitgebreid getest op veiligheid, energieverbruik en gewicht. Dat gebeurt bij temperaturen tussen min 5 en plus 45 graden Celsius.
Fasen
Vier fasen telt het X-57 project. In de eerste fase waren de kleine elektromotoren op een gesimuleerde vleugel op een vrachtauto gemonteerd. In de tweede fase gaat de X-57 vliegen met twee elektromotoren ter vervanging van de conventionele motoren. Het gaat dan om het testen van de motoren, batterijen en instrumentarium. In de volgende fase komt er een aangepaste vleugel met ruim de helft minder oppervlak als de oorspronkelijke. Daarbij worden de grote cruisemotoren naar de vleugeluiteinden verplaatst. Uiteindelijk worden nog 12 kleine elektromotoren toegevoegd aan de vleugelvoorrand, die geactiveerd worden bij het opstijgen en landen. De X-57 kan in zijn eindconfiguratie vliegen op maximaal 4,2 kilometer hoogte. De kruissnelheid bedraagt 275 kilometer per uur.
Team
Het X-57 team bestaat uit ingenieurs, onderzoekers en vliegers van 12 partners. Naast Tecnam uit Italië zijn dat onder andere de Amerikaanse bedrijven Joby, ESAero, Scaled Composites (onderdeel van Norhtrop Grumman) en TMC Technologies. Zowel op het Armstrong Flight Research Center op Edwards Air Force Base als bij hoofdaannemer ESAero in San Luis Obispo worden de grondtesten op dit moment voorbereid. De eerste vlucht van het toestel was voorzien in het derde kwartaal van 2020, maar door COVID-19 loopt dat enige vertraging op.
