De toekomst van het verleden 2

Vele eeuwen lang heeft de mensheid zich over de lange afstand voortbewogen per (zeil)schip of per paard, al dan niet in een daaraan gekoppelde koets. De reissnelheid bleef al die tijd vrijwel gelijk. Door de komst van het spoor en stoomschepen nam de snelheid in de negentiende eeuw wel toe maar het ging pas echt snel door de komst van het vliegtuig. De reis van Amsterdam naar het voormalige Nederlands-Indië kostte in de jaren dertig van de vorige eeuw per schip een maand maar met het vliegtuig 'slechts' negen dagen. 

Van subsoon naar supersoon

Met de komst van het straalverkeersvliegtuig, rond 1960 werd die reistijd teruggebracht tot minder dan een etmaal en dankzij het enorme vliegbereik van de huidige generatie vliegtuigen kunnen we inmiddels non-stop van Amsterdam naar Jakarta vliegen in ongeveer 15 uur. De snelheid van de vliegtuigen is echter al meer dan een halve eeuw niet veranderd, met uitzondering van de in 1976 begonnen en in 2003 afgesloten periode, waarin enkele Concordes werden gebruikt op de routes Parijs-New York en Londen-New York.

Mijn vorige blog over dit onderwerp (gepubliceerd op 6 december 2015) sloot ik af met de zin dat in 1969, het jaar waarin KLM directeur Frits Besançon de Albert Plesman Memorial Lecture hield, de toekomst van het supersone verkeersvliegtuig leek verzekerd.
We weten inmiddels dat het helemaal anders is gelopen....

Een vervlogen droom

De Toepolev Tu-144 was zowel technisch als economisch een flop en heeft slechts zeer beperkt dienst gedaan op de route Moskou-Almaty. In totaal werden er 55 passagiersvluchten mee uitgevoerd. Naar verluidt verliepen deze vluchten niet erg comfortabel want de Tu-144 had tijdens de vlucht enorm veel last van trillingen, die waarschijnlijk werden veroorzaakt door onvolkomenheden in het ontwerp. Voorts is dit vliegtuig, dat in het westen de bijnaam 'Koncordski' had, nog enige tijd gebruikt voor het uitvoeren van vrachtdiensten op het binnenlandse routenet van Aeroflot. Het verongelukken op 3 juni 1973 van het eerste productie exemplaar tijdens de Parijse luchtvaarttentoonstelling hielp ook niet echt om van de TU-144 een succes te maken.

Tupolev Tu-144 . Het Sinsheim Auto & Technik Museum in Duisland is de enige locatie,
waar zowel een Concorde als een Tu-144 worden tentoongesteld
Clips van het supersonische transportvliegtuig TU 144 hieronder
Bron: Wikipedia en YouTube

Van de Concorde zijn in totaal 20 exemplaren gebouwd, inclusief de prototypes. De enige maatschappijen die er tussen 1976 en 2003 mee hebben gevlogen zijn Air France en British Airways. Voor de volledigheid moet hierbij worden aangetekend dat er gedurende een zeer korte periode in de jaren zeventig twee Concorde's hebben gevlogen bij andere maatschappijen, een bij Singapore Airlines en de andere bij het Amerikaanse Braniff. Die vliegtuigen waren overigens geen eigendom van deze maatschappijen maar werden gehuurd.
De Concorde was technisch een uitstekend vliegtuig maar zowel economisch als op milieugebied een regelrechte ramp. Het brandstofverbruik was enorm evenals het geluidsniveau voor de omwonenden van de luchthavens. Het ongeval met een Concorde van Air France in juni 2000 leidde het einde in van de supersone droom. Dat einde kwam in 2003 toen beide gebruikers hun Concorde diensten beëindigden. Jammer want de eerlijkheid gebiedt mij te zeggen dat ik de Concorde misschien wel het mooiste ontwerp vind uit de geschiedenis van de burgerluchtvaart.

Artist's impression Boeing 2707

De Boeing 2707, het supersone vliegtuig dat was bedoeld voor het vervoer van circa 300 passagiers (3 maal zo veel als de beide andere SST's) en dat bovendien met  bijna 3 maal de geluidssnelheid zou vliegen (anderhalf keer zo snel als de concurrentie) kreeg te kampen met uit de hand lopende ontwikkelingskosten en met klanten die bij nader inzien begonnen te twijfelen aan hun besluit om dit type te bestellen. Ondanks de successen met de verkoop van hun andere vliegtuigtypes veroorzaakten de tegenslagen met het 2707 project bijna het faillissement van Boeing.

Verstelbare vleugels maakten deel uit van
het oorspronkelijke ontwerp van de Boeing 2707
Bron: Aircraft, Aircraft-John W.R. Taylor

Zo leverde het vleugelontwerp enorme problemen op. De vleugel zou worden uitgevoerd met een verstelbare pijlstelling. Tijdens de supersone kruisvlucht was daarbij sprake van een deltavorm, zoals ook de Concorde die had, en tijdens het vliegen met lage snelheid werd de vleugel uitgeklapt ten behoeve van extra draagkracht en betere vliegeigenschappen. Deze constructie was zeer gecompliceerd en bovendien zou het vliegtuig veel te zwaar worden, waardoor de beloofde prestaties niet zouden worden gehaald. Er moest dus een nieuwe vleugel worden ontworpen, zonder verstellingsmechanisme en meer in lijn met de ontwerpen van de Concorde en de Tu-144. De extra kosten die dit met zich meebracht waren enorm. Er moest uiteindelijk financiële steun worden gevraagd bij de Amerikaanse overheid. Tijdens de stemming hierover in het Amerikaanse congres, die in mei 1971 werd gehouden werd het voorstel met een kleine meerderheid verworpen en daarmee viel het doek voor de Amerikaanse SST.

 Planes That Never Flew - The American SST - Boeing 2707

Club van Rome

Besançon repte tijdens zijn lezing met geen woord over zaken als duurzaamheid en de noodzaak om te komen tot zuinigere, stillere en schonere vliegtuigen. Begrijpelijk want dat soort zaken speelden vrijwel geen rol in de wereld van 1969. Olie- en brandstof waren spotgoedkoop en men ging er algemeen vanuit dat we tot in lengte van jaren op deze wijze verder konden; de bomen groeiden letterlijk tot in de hemel, zo werd verondersteld. Bovendien waren er in die periode enorme budgetten beschikbaar voor prestigeprojecten op het gebied van lucht- en (vooral) ruimtevaart.
De twee machtigste landen ter wereld, de VS en de Sovjet Unie probeerden elkaar ten tijde van de hoogtijdagen van de koude oorlog met dat soort projecten voortdurend de loef af te steken. En zowel wetenschappers als technologen maakten van die ruime mogelijkheden dankbaar gebruik.
In 1972 verscheen onder de titel 'Grenzen aan de groei' (The Limits to Growth) het eerste rapport van de Club van Rome, waarin duurzaamheid en zorg voor het milieu voor het eerst op de kaart werden gezet. En eind 1973 werd de wereld geconfronteerd met de eerste energiecrisis. Hierdoor en door de publicaties van de Club van Rome ontstond het inzicht dat de voorraden fossiele brandstof eindig waren en dat energiebesparing noodzakelijk was.

Komt er een nieuwe SST (Supersonic Transport)?

Nog voordat de eerste Concorde in dienst werd genomen ontstonden reeds de eerste plannen voor een nieuwe verbeterde SST. Sindsdien worden tijden van stilte geregeld afgewisseld met nieuwe plannen voor een supersoon verkeersvliegtuig of voor een zakenvliegtuig dat sneller dan het geluid kan vliegen. En steeds wordt het daarna weer stil.

Een impressie van de Aerion AS 2
Bron: Sanders-Shiers Creative CGI & Animation Studio

Het meest recente project is de Aerion AS 2, een zakenvliegtuig voor circa 12 passagiers dat met een kruissnelheid van 1,4 tot 1,5 maal de snelheid van het geluid moet kunnen vliegen en dat rond 2022 op de markt zou moeten komen. De prijs zou circa 120 miljoen dollar per stuk bedragen. Het vliegtuig krijgt volgens de ontwerpers drie low-bypass turbofan motoren van het type Pratt and Whitney JT-8; jawel, dezelfde die reeds in de jaren zestig op de Boeing 727, de eerste versies van de 737 en de Douglas DC-9 zaten. Voor het geluidsniveau en het brandstofverbruik belooft dat al niet veel goeds. Ik durf er wel een goede fles whiskey om te verwedden dat die Aerion nooit het productiestadium zal bereiken, net zoals de tientallen andere projecten die in de afgelopen decennia werden aangekondigd.

De kans dat er, binnen afzienbare tijd een nieuwe SST op de intercontinentale luchtroutes verschijnt lijkt bijzonder gering. Daarvoor bestaan meerdere redenen.
In de eerste plaats is sinds de jaren zeventig bij de ontwikkeling van nieuwe verkeersvliegtuigen het belangrijkste criterium een steeds verdere verbetering van de economische eigenschappen, zoals een lager brandstofverbruik en lagere onderhoudskosten. Dat lagere verbruik resulteert tevens in een vermindering van de CO2-uitstoot. Daarnaast is het van belang dat vliegtuigen steeds minder geluid produceren om aan de strengere regelgeving met betrekking tot de geluidsdruk in de omgeving van luchthavens te kunnen blijven voldoen.
In de tweede plaats zijn de ontwikkelingskosten van een nieuwe SST gigantisch. Een vliegtuigfabrikant kan niet meer terugvallen op overheidssubsidies, zoals dat bij de ontwikkeling van de Concorde het geval was. Het Concorde project heeft de Engelse en Franse belastingbetalers indertijd meer dan anderhalf miljard dollar gekost. Een vliegtuigfabrikant die een nieuwe SST zou willen ontwikkelen zou daarbij verzekerd moeten zijn van een voldoende grote markt om de ontwikkelingskosten te kunnen terug verdienen. We praten dan toch al gauw over een minimum aantal van 500 verkochte vliegtuigen. Die markt is er voorlopig niet. Reizigers geven al vele jarenlang de voorkeur aan een zo laag mogelijk tarief en niet aan een kortere reistijd tegen een (aanzienlijk) hogere ticketprijs.

Een concept voor een nieuwe SST werd in april 2010 gepresenteerd door Lockheed-Martin
 Bron: Wikipedia -NASA/Lockheed Martin Corporation - NASA Image of the Day. 

Het ziet er naar uit dat we het de komende tijd zullen moeten blijven doen met vliegtuigen, die weliswaar steeds zuiniger en onderhoud-vriendelijker worden, maar niet sneller. Daarbij komt dat het ook voor de zakelijke markt steeds minder behoefde bestaat om sneller te kunnen vliegen. Men kan er tegenwoordig immers voor kiezen om tijdens de reis gewoon door te werken en on- (air)line in verbinding te blijven met de buitenwereld.

Wilde plannen

De plannen die Ir. Besançon en Hall Hibbard in respectievelijk 1969 en 1959 in hun lezingen aan de orde stelden en die voorzagen in hypersone vliegtuigen die snelheden zouden halen van tussen de 5 en 10 maal de geluidssnelheid, dienen wat mij betreft naar het rijk der fabelen te worden verwezen.
Afgezien van de letterlijk astronomische ontwikkelingskosten en het mede daardoor ontbreken van een voldoende grote afzetmarkt zijn er tal van andere bezwaren, die de komst van een dergelijk type vliegtuig tegen houden. Een daarvan is, dat bij snelheden groter dan Mach 5 het gebruik van conventionele brandstof niet mogelijk is. Er moet dan worden overgestapt op 'cryogene' brandstoffen, zoals vloeibare waterstof en daarvoor zou dan een wereld-omspannend distributienetwerk moeten worden aangelegd.

Eind jaren tachtig van de vorige eeuw verrichtte het Amerikaanse 'Batelle Institute' , in opdracht van de NASA, onderzoek naar de optimale snelheid voor intercontinentale vliegreizen. Daarbij werd ook rekening gehouden met de tijd van voor- en natransport en de wachttijden op de luchthavens met andere woorden de realistische deur-tot-deur tijd. De uitkomst van het onderzoek was dat voor meer dan 90% van de lange-afstand verbindingen een snelheid hoger dan Mach 6 geen enkele winst in reistijd oplevert. De afstanden op onze planeet zijn simpelweg te klein om nog hogere snelheden qua reistijd aantrekkelijk te maken.

Space transportation

Maar het kon nog gekker. Midden jaren zestig presenteerde Douglas een plan voor een soort ruimtetransportsysteem. Daarmee zouden vanaf de jaren tachtig passagiers aan de rand van de ruimte (circa 100 kilometer boven de aarde) en met een snelheid van ongeveer 17.000 km/uur binnen 45 minuten iedere plek op aarde zouden kunnen bereiken. De op een raket lijkende toestellen die hiervoor zouden worden gebruikt konden verticaal starten en landen en boden plaats aan 170 passagiers. We moeten bij de beoordeling van dit soort plannen bedenken, dat ze niet ontsproten aan het brein van science-fiction schrijvers, maar dat ze afkomstig waren van zichzelf respecterende vliegtuigfabrikanten en van hun technische ontwerpers. Met de kennis van nu is het werkelijk verbazend te constateren hoe ver deze plannen bezijden de realiteit waren maar ze waren in alle opzichten kenmerkend voor de optimistische sfeer van de jaren zestig van de vorige eeuw. En nog steeds zijn er fantasten die verkondigen dat deze droom op het punt staat uit te komen....

Zo stelde Douglas zich een ruimtetransportsysteem voor, dat vanaf de jaren tachtig
in gebruik zou worden genomen
Bron: Aircraft Annual 1967-Ian Allen

Bronnen en meer informatie
Boeing 2707 Wikipedia
Boeing 2707: Boeing History
Boeing 2707 op Airwaysnews
Wikipedia: Supersonic aircraft
Wikipedia: Supersonic transport
YouTube: Concorde and Tu-144 at the Paris Air Show in 1973