Innovation lab

Nævn 5 nutidige, eksisterende tyske producenter af svævefly? Schempp-Hirth og Schleicher vil nok komme frem temmelig hurtigt, og nok også DG Flugzeugbau – måske også Stemme. Derefter vil de fleste svæveflyvepiloter nok forstumme: åh jo, Lange Aviation!

Gennemgår man fakta står det klart, at det er en fascinerende og nytænkende producent, som helt ufortjent ikke har fået større anerkendelse. Men der er der flere årsager til. For det første har Lange aldrig været en producent af klubfly. Selv den billigste 18 meter Antares har altid været et fly for ”privateers” – et selskab som Lange deler med fx Jonker, som også er fly for individualister.

Der er ingen 2-sædede fly på bestillingslisten. For det andet er Lange Aviation en relativt ny producent på et marked præget af gamle hæderkronede virksomheder; Schleicher fejrede sin 90-års fødselsdag sidste år, og Schempp-Hirth er 84 år gammel. En 20 år gammel virksomhed som Lange er en junior i dette selskab.

Præcis som Wolf Hirth, Martin Schempp, Alexander Schleicher, Wilhelm Dirk og Gerhard Glaser og mange andre før dem er Lange et produkt af den gode gamle tyske tradition med at navngive virksomheden efter grundlæggeren. Axel Lange (født 1963) er en tysk ingeniør fra det tekniske universitet i Aachen, og selvklart svæveflyver fra en ung alder. Fra 1990 til 1996 var han teknisk chef på DG i Bruchsal, og det var der han fik ideen til de elektriske fly, som har været fokuspunktet for hans efterfølgende karriere.

Axel Lange på kontoret i fabrikken i Zweibrücken

NG møder Axel Lange på fabrikken beliggende ved den store flyveplads i Zweibrücken, ca. 130 km sydvest for Frankfurt og over kaffen får vi beretningen om, hvad som drev Axel Lange til at starte sin egen virksomhed i et yderst nichepræget marked:

”Egentlig var det tiden på DG, som viste mig, at den elektriske flyvning er vejen frem”, siger Lange. ”Jeg var teknisk chef, og det pinte mig at se de mange motoriserede fly – enten SLG eller turbo, som havarerede. Hver gang jeg kom tilbage efter ferie (semester, red.) kunne jeg fylde ordrebogen med fly som skulle repareres efter skader, og det var stort set altid motoren, som var årsag til havariet. Enten fejlede motoren eller også var der problemer med pilot/motor-interfacet, d.v.s. at piloten fejlopererede motoren under stress”.

“Så dette var helt sikkert fundamentet for min drøm om at prøve at forbedre sikkerheden i svæveflyvningen med elektrificering af drivsystemerne. En anden faktor var også, at jeg oplevede klager over støjniveauet fra mit eget selvstartende fly, når jeg besøgte flyvepladser i udlandet ”, siger Axel Lange.

I 1996 blev drømmen en realitet; han kvittede jobbet hos DG og startede sin egen virksomhed, Lange Flugzeugbau.

Et selvstartende elektrisk svævefly? Vanvid!
De første forsøg med elektroflyvning blev i Langes egen kraftigt modificerede DG 800 med 20-meter spændvidde under kodenavnet LF 20 E. Det fløj første gang i 1999 med Panasonic nikkelmetal-hydrid-batterier, som med en 42 kW-elmotor kunne selvstarte flyet til 1900 meter. Denne performance var rigeligt for at bevise konceptet, og dette var da også en udstrakt ”Langefinger” som hilsen til de mange skeptikere, som ikke troede på elektro-konceptet: ”Et selvstartende elektrisk svævefly? Vanvid”. Men som Axel Lange selv siger, så er mange af de tidligere ”nej-sigere” nu fuldt beskæftige med udvikling af deres egne elektrosystemer. ”Det er en evolution, som vi sætter pris på”.

Drivlinje-prototypen LF 20E baseret på Axel Langes egen DG 800 med 20-meter spændvidde

Nu havde Lange sit ”Proof of concept”, solgte sin LF20-prototype, og kastede nu alt sin energi og økonomiske ressourcer ind i designet af Antares, som benyttede drivlinjen fra prototypen: ”Det var en helt unik mulighed for at bygge verdens første svævefly specifikt designet rundt om med en elektrisk drivlinje”, siger Lange som derefter hyrede en F1-bils cockpitdesigner til at designe sikkerhedscockpittet, og aerodynamikeren Loek Boermans fra TU Delft til at designe vingeprofilerne med 9 varierende profilsektioner.

Sikkerhed fremfor alt: Andor Holtsmark fremviser en meget stærk kulfiber-bjælke som er en integreret del af cockpittets sikkerhedsstruktur, der dirrigerer kollisionskræfterne videre udenom piloten.

Billede af den temmelig lange crash-struktur i næsen på flyet

Antares fløj første gang i 2002, gik i serieproduktion i 2004 og blev i 2006 EASA-certificeret som det første elektrofly nogensinde. De gammeldags batterier fra prototypen blev byttet ud med moderne Li-ion-batterier fra franske Saft, som ifølge Lange producerer de bedste batterier på markedet: ”Saft er ikke de billigste batterier, men de bedste”. De moderne batterier næsten fordoblede kapaciteten, og flyet kunne nu stige til 3500 meter med 4 m/s. Rækkevidden var nu 250 km med savtak-flyvning, eller 185 km i horisontalflyvning.

Batteridimensionerne er lidt specielle: ca 7 cm i diameter og en længde på ca 20 cm per celle. Batterilevetiden er opgivet til 20 år og 3000 cyklusser. Batterierne findes indbygget på skinner i vingeroden, og batteriladeren er også onboard– praktisk hvis man lander på en fremmed flyveplads. Samme batteritype findes i øvrigt også på bl.a. Nasas Mars Rover, den nye Airbus A350 og F-35 JSF-militærflyet.

Batterimodulerne er placeret i vingeroden og kan enkelt demonteres. Bemærk Saft-cellernes utraditionelle dimensioner. De er store.

Batteriinstallationen i Antares 20 E har flere sikkerhedssystemer, bl.a. opvarmning og automatisk overvågning af vitale parametre.

Antares, et sympatisk koncept
Antares-serien, som senere kom i med varierende spændvidder (fra 18 til 23 m), er et sympatisk koncept med en høj grad af ergonomi for piloten, også i interaktionen med det patenterede elektrosystem. ”Single-lever-operation” kontrollerer pylon, motor og power. Det er bare at føre ”power-lever”, placeret i venstre side af cockpittet frem og tilbage, så de-aktiverer man motorstyringens safety swich (en børnesikring, også for voksne børn!) Så er motoren klar til at levere power. I dag, mindst 15 år efter systemets debut, virker det ganske standard. Men i tiden op år 2000 kæmpede piloterne endnu med komplicerede benzinmotor-installationer med masser af indbyggede pilot-fælder, som genererede en masse stress og potentielt farlige situationer.

Lange Antares 20 E, som var en revolution ved introduktionen for 15 år siden.

”Det var meget vigtigt for os at sikre, at systemet var pålideligt, sikkert, enkelt at vedligeholde og ikke mindst at anvende”, siger Axel Lange. ”I modsætning til en forbrændingsmotor har elektrosystemet en meget høj pålidelighed som følge af den enkle systemarkitektur med et begrænset antal komponenter i en meget høj kvalitet. En anden positiv bivirkning er, at elektrosystemet kører vibrationsfrit. Det er behageligt for piloten, men også positivt for flyets livslængde”, påpeger Lange.

Alle, som har erfaring med gamle turbo – og motorsystemer ved, at de ekstreme vibrationer er meget destruktive for komponenter i flyets installationer. Med udfældet motor synker Antares 20E øvrigt under 1 m/s, så selv en motorfejl er ikke nødvendigvis synonymt med stor krise.

Elektroprojektet har selvfølgelig resulteret i, at Lange i dag står som en pioner i elektrosystemer til flyvning:

”Vi var de første til at certificere systemerne til flyvning, og det er den øvrige industri klar over, for mange andre aktører kommer til os, når de vil vide noget om elektrosystemer. Der er ingen andre fabrikanter som har så mange timer på elektrofly som os. Antares-drivlinjen har med tiden akkumuleret ca 120 000 flyvetimer”, påpeger Axel Lange.

Turbo-versionen 18T med den kraftige 30 hk-motor og mulighed for throttle og selvstarter

Også med benzinturbo
Det er dog også muligt at købe en Antares med benzinturbo, fx som Antares 18T: ”Men vi forsøger altid at sælge elektrodrivlinjen til kunderne”, siger ingeniøren Andor Holtsmark, som bl.a. er leder af udviklingsafdelingen hos Lange.

Traditionen tro har Lange dog forbedret lidt på det klassiske turbokoncept. For det første er det muligt at bestille turboen med startmotor, så kunderne ikke skal Stuka-dykke motoren i gang. For det andet er motoren ingen vanlig turbomotor. Det er en Solo 2350C-motor med 30 hk som også var monteret i de første generationer af de selvstartende Ventus CM. Denne kraftige motor giver lidt ekstra power – specielt i ”hot and high”-miljøer, og i versionen med startmotor er der også throttle, så det er muligt at starte fx i bilstart med udfældet motor i tomgang.

Men ingen succeshistorie uden problemer
I 2006 udviklede Lange 18-meteren Lange Antares 18S, som var et rent svævefly, men umiddelbart efter i juli 2007 blev virksomhedens økonomiske situation så dårlig, at Lange Flugzeugbau blev erklæret insolvent. Efter en længere proces åbnede Lange under navnet ”Lange Aviation GmbH” og har siden haft et relativt stabilt organisatorisk blodtryk. Dette er dog relativt, fordi produktion af svævefly ikke er for folk med svage nerver. Det er et niche-marked med små marginer og selv små fejl kan være katastrofale.

I 2011 var Lange og Schempp-Hirth partnere i udviklingsprocessen omkring Lange Antares 23 E og Schempp-Hirth Quintus. Fokus var på 23-meter vingekonstruktionen, for både Lange og Schempp-Hirth ville have deres egne motor – og fuselagekoncepter. Indervingerne på 9m er designet og produceret af Lange Aviation, og på Quintus findes også Langes unikke elektronisk styrede ballastsystem.

Certificeringsprocessen for Quintus har efterfølgende været problematisk, fordi de tekniske data og rettigheder til Lange-indervingen angiveligt har været ”fanget” i det gamle insolvente selskab. Som følge heraf flyver Quintus endnu på ”Permit to fly” og der er ingen udsigter til en endelig certificeringsløsning. At partnerskabet skulle ende på en trist note er ærgerligt, fordi SH/Lange-eventyret også resulterede i spændende fremtidskoncepter som Arcus E – verdens første high performance 2-sædede svævefly med elektrisk selvstart takket være EA 42-drivlinjen fra Lange.

Prisbelønnet koncept
Langes anstrengelser og rolle som pionér for den elektriske flyvning er dog blevet bemærket af industrien og kollegaerne: I 2010 modtog Axel Lange Lindbergh Trophy (senere LEAP, Lindberg Electric Aviation Prize) som er en stor ære. Året efter, 2011 gik Berblinger-prisen til Axel Lange, fordi han trods megen modstand var lykkedes med at virkeliggøre sin drøm om den elektriske flyvning og endelig i 2017, hvor svæveflyvningens egen tekniske organisation, OSTIV, ærede Lange med den højeste udmærkelse; OSTIV-prisen for at have ”udviklet, certificeret og typeproduceret et elektrisk svævefly”.

Den håndværksmæssige kvalitet er høj: Her produceres en finne til Antares.

Fremtiden og the norwegian connection
Der er fortsat stærkt fokus på de fundamentale værdier hos Lange Aviation: Innovation og høj kvalitet er nøgleord både hos ledelse og de ca 30 ansatte på fabrikken i Zweibrücken, som er fuldstændigt fantastisk placeret for en flyfabrik med udviklingsprojekter; Straks udenfor hangardøren er der taxivej-forbindelse til den 45 meter brede og næsten 3 kilometer lange asfaltbane som tilhører lufthavnen. Ideelt til testflyvning af vilde prototyper. Mere om det senere!

Lange Aviation i Zweibrücken.

Lange Aviation har også en norsk vinkel. Ingeniøren Andor Holtsmark, som i øvrigt har studeret under Loek Boermann på TU Delft, er nordmand. Det samme var en af testpiloterne under udviklingen af Antares, Ola Røer Thorsen samt Karl Olsen som har udviklet softwaren på Antares-motorstyringen. Karl Olsen bor nu i Schweiz, hvor han flyver sin Antares 20E og i øvrigt spreder elektro-evangeliet med mange flotte Youtube-videoer.

I de moderne fabriksbygninger (ligner DG) er der livlig aktivitet. 6-7 kundefly plus nye projekter fylder i landskabet. Lange er fortsat med at forfine og udvikle på Antares-konceptet: ”Under udviklingsprocessen har vi logget 550 ”minor changes” på Antares-designet, og vi producerer i meget høj kvalitet”, forsikrer Andor Holtsmark og holder en gult skinnende metalkomponent til understellet op. Det er fremstillet in-house, svejset under optimale ikke-korrosive forhold i en gastæt atmosfære og senere cadmium-coated.

”Det giver en fantastisk kvalitet i rustbeskyttelsen, som er på højde med standarden i store trafik- eller militærfly som opererer i maritime miljøer”, siger Holtsmark, som har været i jobbet siden 2003. Lange er også meget stolte af deres kuglelejer i hele styresystemet. ”Vi har en suveræn ror-feel, som skyldes den meget lave friktion”, siger han. Den gode komfort i flyet, de harmoniske flyveegenskaber og det stress-fri elektrosystem er også en del af den gode sikkerhed.

Det super-forstærkede og cadmium-coatede understel til 1650 kg-monsteret Antares E2. Se link til separat artikel sidst i denne artikel.

Der har dog været 2 fatale havarier med Antares. En ulykke med en midair i en Antares 18T i Tyskland i 2015 og en Antares 20E som i 2012 ramte hanget med højre vinge nær Barcelonette i Frankrig og derefter styrtede ned.

Lange er i fuld fart med at udvikle en fortsættelse af Antares-serien. Efter en byggeserie på ca 60 stk. Antares 20E debuterer flyet i næste evolution, som får titlen 21E. Lange siger, at en af de parametre som de gamle 20E-piloter altid har ønsket sig at forbedre var stigeegenskaberne i svag termik. Derfor lanceres flyet nu med en forlænget ydervinge med nyt profil som øger spændvidden fra 20 til 21,5 meter. Finnen og sideroret har fået større korde (bredere) for at sikre mere kontrol og manøvredygtighed. Trods en forstærket indervinge og større finne bliver tomvægten bare øget med 5 kg til 710 kg. Motoren er desuden 2.generation og har lidt højere energieffektivitet, hvilket i teorien giver ca. 100 meters mere stigekapacitet.

Det er svært ikke at være imponeret af Lange og den nytænkning, som finder sted her. Man sigter mod et fjernt mål, som man tror på, og stopper ikke før man har fået resultater, uanset modstand fra nej-sigerne og skeptikerne.

Men det er et farligt sted at være, fordi man også risikere at fejle. Det er prisen for innovation, og i tilfældet med Axel Lange er det en modus operandi direkte indbygget i hans DNA.

Havde denne skribent 178.000 euro plus moms, så var der en Antares 20E i min hangar.

Læs også artiklen om Langes forsknings – og overvågningsfly E2.