Steden groeien over de hele wereld – en dat geldt ook voor het verkeer dat daarbinnen rondrijdt. Omdat spoorlijnen en wegen niet onbeperkt kunnen worden uitgebreid, denken veel experts er nu over om een deel van het stadsverkeer naar de lucht te verplaatsen. Dit idee is niet echt nieuw. Vandaag de dag zijn er al luchttaxi’s en helcopterdiensten, die hun rijke klanten snel naar hun bestemming in grote steden brengen.

Deze diensten zijn tot nu toe echter onbetaalbaar voor de gemiddelde burger en dat is niet alleen te wijten aan de nauwelijks bestaande infrastructuur. De meeste van deze diensten maken gebruik van helikopters en die hebben aanzienlijk hogere onderhouds- en exploitatiekosten in vergelijking met vliegtuigen. Maar helikopters zijn de enige commercieel beschikbare vliegtuigen die verticaal kunnen opstijgen en landen, dus wat wil je?

Onderzoek voor stedelijk luchtvervoer

Nou, innovaties in lichtgewicht constructie, aandrijftechniek en computertechnologie maken het nu mogelijk om kleine, comfortabele verticaal stijgende en dalende vliegtuigen te bouwen voor binnenstedelijk luchtverkeer. Onderzoeksinstellingen zijn op zoek naar concepten voor dit nieuwe type luchtverkeer, de zogenaamde “Urban Air Mobility“. Samen met een aantal partners onder de paraplu van Munich Aerospace heeft Bauhaus Luftfahrt nu “Urban Air Mobility” als hoofdthema gelanceerd. Onderzoekers van Bauhaus en wetenschappers van de TU München hebben een gezamenlijke werkgroep voor verder onderzoek gevormd. Het doel is om de basis te vinden voor toekomstige vliegtuigontwerpen, maar ook nieuwe technologieën en een structurele aanpak voor het regelen van het nieuwe type luchtverkeer. En Amerika staat ook niet stil. Daar heeft de NASA een nationale wedstrijd uitgeschreven om tegen 2020 prototypes en vluchtgeleidingssystemen te produceren, die vervolgens hun potentieel zullen tonen in een reeks van wedstrijdrondes.

Artistieke weergave van een toekomstig luchtruim waarin verschillende soorten bemande en onbemande vliegtuigen veilig op weg zijn. Illustratie: NASA / Lillian Gipson

Talrijke bedrijven, variërend van grote luchtvaartgroepen tot kleine startups, werken nu aan elektrisch aangedreven vliegtuigen om deze nieuwe vorm van stedelijke luchtmobiliteit mogelijk te maken. In Duitsland zijn dit jonge bedrijven zoals Lilium en e-Volo, die verticale elektrische vliegtuigen ontwikkelen. De Europese luchtvaartgroep Airbus werkt aan meerdere vliegtuigen tegelijk. In de VS wil Uber, beter bekend als een taxiplatform, in het gebied van Dallas-Fort Worth een luchttaxi-netwerk opzetten om het wegverkeer te ontlasten.

Airbus wil systeemleverancier worden voor stedelijke luchtmobiliteit

A³ is een Airbus-spinoff in Silicon Valley, Californië, die zich bezighoudt met nieuwe elektrisch aangedreven vliegtuigen, de ontwikkeling van drones en andere oplossingen voor stedelijk luchtvervoer. De ontwikkelaars werken daar aan “Vahana“, een kantelend vliegtuig met elektrische aandrijving dat voor het eerst vloog op 31 januari 2018. Dit was echter slechts een korte, onbemande vlucht.

In Europa staat Airbus aan het hoofd van het in 2017 door de EU geïnitieerde Urban Air Mobility Initiative. Daarnaast werkt het bedrijf ook aan een verticaal startend vliegtuig dat geschikt is voor stedelijk gebruik, de CityAirbus. Zijn eerste vlucht moeet nog komen. Het bedrijf is ook betrokken bij luchtverkeersleidingsoplossingen, die naast conventionele vliegtuigen ook drones, autonome vliegtuigen met vracht of passagiers en vliegtuigen zoals de “Vahana” omvatten.

Eerste vlucht van de “Vahana” testcarrier in de VS. De serie-uitvoering is ontworpen voor maximaal vier passagiers. Foto: Airbus/A³

Testvluchten boven de Perzische Golf

Maar zoals vaker komen de echte innovaties van kleinere, wendbare bedrijven. E-Volo’s product, de Volocopter, vliegt sinds maart 2016. Vorig jaar is het bedrijf uit Bruchsal bij Karlsruhe ook begonnen met testvluchten in Dubai. In opdracht van de Dubai Transport Authority moeten de e-Volo ontwikkelaars aantonen dat hun vliegtuigen gebruikt kunnen worden voor commerciële vluchten boven de metropool aan de Perzische Golf. Hier steeg een volocopter voor het eerst op 25 september 2017 op voor een autonome vlucht. Tegen 2030 wil het Prinsdom ongeveer een derde van zijn binnenstedelijk lokaal transport autonoom laten verlopen, dat wil zeggen met zelfsturende voertuigen. De testoperatie in Dubai loopt tot 2022. e-Volo ontving in oktober 2018 ook een soortgelijke opdracht uit Singapore.

Het Volocopter prototype tijdens de eerste onbemande testvlucht in Dubai. Foto: Volocopter.

Een volocopter is een nieuw helikopterconcept waarbij achttien rotors zijn gemonteerd op een ringvormige draagconstructie boven de cabine. Hierdoor kan een volocopter opstijgen en landen als een helikopter, maar tegelijkertijd is hij mechanisch minder complex dan een klassieke helikopter. Afbuigmechanisme, rotorbladverstelling, swashplaten en een staartrotor ontbreken. Een volocopter wordt bestuurd door het verhogen of verlagen van het motortoerental. Dankzij de automatische hoogte- en positieregeling kan de piloot via een joystick met een volocopter vliegen. Een helikopterbesturingssysteem is veel ingewikkelder met zijn drie afzonderlijke besturingselementen.

Ook in Brabant wordt gewerkt aan een vliegende auto

Elektrische straalturbines uit Ottobrunn

De Lilium Jet op zijn eerste vlucht vorig jaar. Foto: Lilium.

Lilium, uit Ottobrunn, heeft een andere strategie. De Lilium Jet is een klein, verticaal opstijgend en landend straalvliegtuig. Het prototype voltooide zijn eerste vlucht op 20 april 2017. Terwijl de standaardversie is ontworpen voor maximaal vijf personen, passen er slechts twee in de prototypes. Het elektrische aandrijfsysteem is echter al op volle kracht. Het is dus niet alleen het eerste straalvliegtuig waarvan de kleine ventilatoren op elektriciteit draaien, maar ook het eerste elektrische verticale startvliegtuig ter wereld.

Lilium wil nu van het prototype een volwaardig passagiersvliegtuig maken. De Lilium Jet is een licht vliegtuig, aangedreven door 36 elektrische straalturbines in de vleugels. Hun luchtstroom wordt geregeld door dempersystemen. Hierdoor kan het vliegtuig van zweven naar een rechte vlucht en weer terug naar zweven. Deze kleppen kunnen het uitvallen van een of meer turbines compenseren. Een kleine, open ruimte is voldoende om op te stijgen en te landen.

Zo moet de Lilium Jet er in serieproductie uitzien. Illustratie: Lilium

Tijdens de vlucht verbruikt de Lilium Jet ongeveer evenveel elektriciteit per kilometer als een elektrische auto. Lilium verwacht daarom dat de combinatie van een minimale grondinfrastructuur en energiezuinig vliegen zal resulteren in een taxivervoerdienst over vergelijkbare afstanden als taxi’s op de grond tegen concurrerende prijzen. Een taxivlucht van de luchthaven John F. Kennedy van New York naar Manhattan duurt naar verluidt vijf minuten en kost dan evenveel als een taxirit over dezelfde afstand, die 55 minuten zou duren. Het Liliumteam streeft naar een actieradius van meer dan 300 kilometer voor de Lilium Jet, met een kruissnelheid van ongeveer 300 kilometer per uur. Of de Lilium Jet deze doelen echt zal weten te bereiken valt natuurlijk nog te bezien.

Maar inderdaad, het zal nog wel wat jaren duren voordat deze “Urban Air Mobility” zich in onze steden heeft bewezen. Bovendien ontbreken op dit moment nog steeds de wettelijke vereisten voor het gebruik van Lilium Jets of Volocopters. Laat staan dat onze luchtvaartnavigatiediensten erop zijn voorbereid.