SunSeeker Duo

Flyv på lysets kraft! Svæveflyverne Eric og Irena Raymond har dedikeret deres liv til energieffektiv flyvning. Deres seneste kreation SunSeeker Duo er verdens første 2-sædede soldrevne selvstartende svævefly.

Tekst: Aldo Cernezzi / Foto: Solar Flight, Aldo Cernezzi

Flyvning på solens energi; Det kender alle svæveflyvere som termik. Men det er også flyvning på den kraft, som solen leverer i form af synlig stråling, enten ved elektricitet direkte fra solcellerne til motoren eller ved at oplade batterier som senere kan give højere motoreffekt i kortere varighed.

Det er luftfartens fremtid, eller i det mindste vuggen til en ny form for luftfart, der, selv om den ikke erstatter den nuværende teknologi, åbner nye horisonter som evig flyvning i stor højde.

Persongalleriet i elektroflyvningen

Men for at forstå den elektriske flyvning er der personer, vi skal kende: Albrect Berblinger, den tyske skrædder, der udforskede svæveflyvning i Ulm tilbage i 1811 (Berblinger-prisen eksisterer nu i hans minde); Paul MacCready, nok den mest berømte aerodynamiker og luftfartsingeniør (multikunstner, men nok mest kendt for designet af rekordflyet Solar Challenger som fløj fra England til Frankrig i 1981); Günter Rochelt, der designede og bygget Solair I, som klarede en 5 timers flyvning over Alperne, derefter rekordflyet Musculair I, et pedal-drevet fly og senere den stilfulde og innovative Solair II, der fløj i 1998; Rudolf Voit-Nitschmann, professor ved Stuttgart Universitet, leder af designteamet, der producerede det selvstartende soldrevne en-sædede svævefly Icaré II; Bertrand Piccard, frontmanden for multi-million-projektet Solar Impulse; Ivo Boscarol fra Pipistrel, som tror på fremtiden for elektrisk GA-flyvning og allerede producerer det certificerede Alpha Electro træningsfly og Klaus Ohlmann, som regelmæssigt sætter verdensrekorder i elektriske fly som E-Genius.

Eric og Irena Raymond elsker at udforske atmosfæren. SunSeeker Duo er det perfekte værktøj for deres ekspeditioner.

Men fokus i denne artikel skal dog være på Eric Scott Raymond og hans overraskende praktiske Sunseeker Duo. Eric har helt viet sit liv til at flyve og til at udvikle den elektriske og soldrevne flyvning.

Som barn eksperimenterede han med papirfly som, når de var nøjagtigt designet og trimmet, ville fanget termikken og forsvinde op i lufthavet. Som ung mand vandt han to aerobatic-verdensmesterskaber i hanggliders, og var den første pilot til at udføre et negativt (udvendigt) loop i en modificeret hangglider.

Han har ført et eventyrligt liv og introduceret “sky camping” (man lander på toppen af et fjeld, overnatter og flyver længere væk den følgende dag) til Europa, som nu er en Red Bull airsport. I 1990 byggede han sit solcelle-drevne svævefly, Sunseeker I og fløj den tværs over USA.

En hangar i Voghera

Som italiener kan jeg bare være fornøjet med, at Eric og hans kone Irena, en slovensk svæveflyvepilot, har valgt den lille norditalienske by Voghera Rivanazzano (ca 50 km syd for Milano) som deres ”base”.

De arbejder hver dag i hangaren med forbedringer på SunSeeker Duo og er ofte at finde i luften. Her nyder de både vejret og landskabet i regionen. De er meget interessante menneske med meget på hjerte, men deres tid styres i en meget tight kalender, som det er tilfældet med så motiverede og fokuserede personer.

Efter krydsning af USA forbedrede Eric singleseateren Sunseeker I med større batterier, større spændvidde og testede det under en ”europæisk tour”; Hans 2009-flyvning fra Zürich i Schweiz til Torino i Italien var første gang et soldrevet fly krydsede Alperne.

I mellemtiden har Eric arbejdet som konsulent på mange projekter, hvoraf nogle er klassificeret. Han er nu en førende kompetence inden for solpanelinstallation i flyvinger, i vægtbesparende teknikker og i elektriske drivlinjer. Han har været partner i Alan Cocconis 48 timers kontinuerlige flyvning udelukkende på solenergi i et ubemandet radiostyret fly. Og selvfølgelig har Eric også været ansat af Solar Impulse-teamet.

Duo’en

I dag arbejder han på mange fronter, men hans mest synlige projekt er Sunseeker Duo, som har vist, at soldreven flyvning er praktisk muligt for enhver pilot. Nå, kun nogle få udvalgte personer har fløjet Sunseeker Duo, og jeg kan sige, at jeg er meget glad for at være en af dem.

Denne TMG er fra pilotens sæde ikke meget forskellig fra andre konstruktioner med spændvidde og motor. Den er designet til CS-22 standarder og virker meget stærk og holdbar. I modsætning hvad man skulle tro, så har Sunseeker Duo faktisk evnen til at bære to personer, en betydelig nyttelast, en faldskærm og har fuldt affjedret understel med styrbart forhjul.

Vingen er håndbygget i samme forme som Icaré II, bare med et reduceret spændvidde på 23 meter i stedet for 25. Vingerne kan foldes for at reducere spændvidden til Cessna/Piper-dimensioner i hangaren. Som et konventionelt svævefly kan det demonteres og transporteres i en trailer.

I hangaren i Vogherra. 23m-spændvidden kan reduceres til Cessna-niveau.

Vingestrukturen er stiv med meget begrænset fleksibilitet for at beskytte de dyre solpaneler, som ligger i den øvre vingeoverflade. Fuselagen er bygget i Stemme S10-forme, stillet til rådighed af dr. Rainer Stemme selv, med tilføjelsen af et komposit-skelet, hvor Stemme har en stålramme (i midten af flyet). Vægtbesparelser er synlige i alle detaljer. Strukturen anvender tyndt kulfiber på begge sider af et honeycomb-materiale for at få maksimal stivhed på trods af en meget let konstruktion. Det meste af kulfiberen er af prepreg-typen.

Finnen er i øvrigt meget stærkere end strukturelt nødvendigt for motorkonstruktionen højt oppe på finnen: Selvom propellen ville slide sig løs fra flyet, ville halebommen ikke blive skadet og kompromittere flyets integritet. Ikke desto mindre er der installeret en BRS-redningsskærm.

Cockpit og fuselage er baseret på Stemme-design

Indvendigt er cockpittet meget bredere end Stemme på grund af de tyndere vægge. På vingen og på højderoret er der i alt 1.500 ultratynde, meget effektive (23 %) solceller, der er forbundet til det elektriske kredsløb, som giver mulighed for at udnytte deres fulde performance. Solcellerne giver ikke bare mulighed for horisontal flyvning, men faktisk at stige med direkte power fra ren solenergi eller alternativt at opbevare energien i batterierne, når de ikke er i fuldt ladede. Batterierne anvendes under start og eventuel motorflyvning – i alt 20 minutters endurance (uden solenergi).

Motoren er specielt designet og fremstillet af Roman Susnik (EMRAX, leverer også til fx Schleicher og Binder, red.) og den har en effekt på 20 kW kontinuerligt med max. 25 kW i korte perioder. Den har også regenerativ funktion, dvs. at den kan generere elektricitet under nedstigning (fx i stedet for at anvende luftbremser).

Solcellerne på vingen giver 5 kW under optimale forhold. Nok til at flyve horisontalt og endda vinde højde uden brug af batterierne.

Eric Raymond under montering af solcellerne på SunSeeker Duo.

Da SunSeeker Duo er designet som et svævefly, kræves der bare vældig lidt effekt for at holde højden eller for at stige. Det angivne glidetal er imponerende med ca 1:37 som bedste L / D, men dette tal er bare muligt ved lave hastigheder (ca 70 km/t) og afslører en speed-range som er meget langt fra moderne topklasse-svævefly.

Vingebelastningen varierer mellem 15 og 20 kg/m2, hvilket gør Sunseeker Duo flyvende i selv den svageste termik – præcis som et veteransvævefly, selv om den ydre form og pilot-oplevelsen er markant mere moderne.

Eric Raymonds hjemmeside solar-flight.com beretter om samarbejdet med eksperter fra Europa og USA og mindes også design-mentoren Günter Rochelt, fra hvem han fik opmuntring, inspiration og lærte lette konstruktionsteknikker.

Ikke bare lokalflyvning; SunSeeker Duo over Aletsch-gletscheren, ca 200 km fra hjemmebasen.Bemærk solcellerne på vinger og højderor samt finne-monteret motor.

Men hvorfor?

Dette er nok det første spørgsmål. Jeg var dum nok til at stille det, men Irena og Eric har et simpelt svar: de elsker begge at flyve højt over skyerne i absolut stilhed og lege i himlen, hvor de “føler sig som en fugl”. Over skyerne er solen stærkere, og de finder ofte termik og bølger – selv ved uventede lejligheder.

Når jeg skriver dette, planlægger de en sight-seeingtur til Alperne med Sunseeker Duo med tænkt strækning på et par hundrede kilometer hver dag. I det væsentlige er motivationen, at de gør som de gør, bare fordi det er, hvad de vil have fra deres liv.

Selvfølgelig har Eric i mellemtiden konsolideret sit internationale image, ikke kun som designer, men også som udvikler af flyprojekter og prototyper.
Finansiering af deres aktiviteter kommer fra konsulentkontrakter, uafhængige teknologipriser og fra mange små private sponsorer.

On top i det strålende solskin. Tophøjde for flyet er endnu ukendt; i FL150 er motor og propel upåvirket og har fuld performance.

2 milepæle i den elektriske flyvning i luften. Nederst den originale single-seat SunSeeker og øverst SunSeeker Duo. Begge er Eric Raymond-konstruktioner.

Eric og Irena Raymond debuterede med SunSeeker Duo på Aero-messen i Friedrichshafen i 2014.

Rekorder og sponsorer

Dette er et mere komplekst emne end jeg først troede. Erics fly er “ensomme i verden”, og Sunseeker Duo passer ikke rigtig godt til de nuværende FAI-rekordkategorier, hvilket er mere eller mindre det indtryk, jeg personligt har haft af geniet og hans stærke kone.

Deltagelse i konkurrencer som Berblinger-prisen eller CAFÉ-Green Flight Foundation er relativt ukomplicerede. Det er dog ganske overraskende, at FAI, på trods af at Raymond vandt guldmedaljen på World Air Games i Torino for “bedste eksperimentalfly”, glemte at invitere ham til Dubai World Air Games sidste år.

Rekordjagt er en økonomisk usikker tilværelse, medmindre du er i stand til at skabe en stor begivenhed med støtte fra en stor sponsor. Desværre bliver en stor sponsor ofte chef for projektet og vil bestemme hvordan, hvornår, hvornår, og hvem der skal udføre “showet”.

Artikelforfatteren Aldo, i øvrigt en forhærdet svæveflyve-pilot giver ”thumbs up” til konceptet.

Video af den første længere flyvning med SunSeeker Duo

Flyvning i det banebrydende svævefly

Takket være mit fremragende fysiske bidrag er Sunseeker Duo nu testet med piloten plus en passager over 100 kg. Jeg sad så langt bagud som muligt, så det var svært for mig at nå rorpedalerne.

Sædet er justerbart og giver mulighed for at finde en meget behagelig position med fremragende støtte. Der er masser af plads, og cockpit virker enormt. Tyngdepunktet var langt fremme, men starten var helt uproblematisk.

Den lange asfalt rullebane gav masser af sikkerhed og muligheden for at afbryde starten og lande lige frem. Motoren sidder højt oppe på finnen, og den er godt vibrationsmæssigt dæmpet, så vi kunne fortsætte konversationen uden headsets under både taxi og start.

Det konventionelle næsehjuls-understel giver mulighed for at operere flyet uden vingeholdere. Man styrer flyet ved et lille rat (præcis som på store trafikfly), som overfører bevægelserne gennem tynde syntetiske reb. Hjulbremserne fungerer ved hjælp af to separate hydrauliske håndtag monteret i midterkonsollen. Eric anvender sin venstre hånd på begge bremser og højre hånd på ”rattet”; Det kan umiddelbart virke akavet, men det viste sig at være enkelt og effektivt. Pedalerne er produceret i kulfiber, ligesom næsten alle andre komponenter i Sunseeker. Sideroret styres af samme tynde syntetiske liner for maksimal vægtreduktion. De strækker sig ikke under belastning, så er en direkte ”flight-feel”. Imidlertid er disse pedaler kilden til sandsynligvis den eneste støj i cockpittet, da de knager og knirker under flyvning.

SunSeeker Duo stiger med ca 2,5 m/s,

Vi kunne rotere og blive airborne efter en hurtig acceleration til flyvehastighed. Understellet blev fældet ind elektrisk ved tryk på en knap. Efter at have etableret en lille øgning i stigehastigheden på LXNav-variometeret, slog Eric motoren fra, mens vi etablerede SunSeeker Duo i en svag aftentermik. Det var en god dag, og Irena og han havde lige landet efter en strækflyvning.

Han overlod mig straks kontrollen, som jeg overtog med en vis ærefrygt … men snart opdagede jeg, hvor enkelt det var at tilpasse flyvestilen til dette meget specielle svævefly. Jeg er bestemt ikke vant til de lave vingebelastninger eller til de deraf følgende meget lave hastigheder; CG var bestemt meget længere fremme end optimalt, så det at holde en stabil hastighed, mens vi svingede rundt var vanskeligt for mig.

Jeg accepterede til sidst 70 km/t – i stedet for Erics 60 km/t og snart steg vi stabilt, mens vi chattede om svæveflyvningen. Det lykkedes mig at vende svingets retning uden at tabe for meget af min tidligere centreringsindsats; Flyets roll-rate er ikke imponerende, men ror-kræfterne er så lave, at man automatisk sætter pris på en afslappet flyvestil – jeg glemte helt at tænke på +/- 45 °-hastigheder.

Alt imens blev flaps sat til neutral, negative flaps anvendes bare ved højere hastigheder, og de positive indstillinger anbefales kun til landing. SunSeeker Duo er meget pitch-sensitiv (En effekt af min høje vægt formoder jeg), men det er meget enkelt flyve og jeg følte mig straks hjemme. Luftventiler af NACA-typen ventilerer frisk luft med minimal støj til fødderne og styres via tynder liner.

Derefter demonstrerede Eric den åbne cockpitoplevelse: Der er to side-vinduer, som glider frem og afslører en fantastisk udsigt over landskabet. Ved hjælp af en plastik vindafviser (deflektor) forbliver cockpittet næsten helt stille med et åbent vindue. Min hånd direkte i airflowet var en ny oplevelse. På disse hastigheder var det næsten som at cykle om aftenen med en behagelig forfriskende brise. Total frihed!

Vi brugte et par minutters motortid på at bevæge os mod det lokale hang, som ikke leverede det forventede løft. Jeg forsøgte et par glid lidt hurtigere end bedste L / D, og nogle flere manøvrer. Hele tiden der bare to fingre på styrepinden. Den maksimale hastighed var 140 km/t. Nu nærmede vi os tidspunktet, hvor vi skulle lande, og Eric overtog kontrollen. Vi testede luftbremserne, et simpelt, men effektivt design styret af endnu en kunststof-line, denne gang betjenes den med en finger direkte i en løkke, intet klassisk luftbremse-design her! Kræfterne er beskedne, og linen kan justeres på et stop for at låse luftbremserne på et bestemt niveau og give hånden fri til andre opgaver.

Understellet udfældes elektrisk på bare få sekunder, og de klassiske 3 grønne lys på panelet kvitterer for en vellykket operation. Eric trimmer Sunseeker til stabile 105 km/t, og snart efter flarer vi og derefter touchdown med flere knirkende lyde. Styringen virker effektiv, men Eric har nok at gøre to hænder på hjulbremser og næsehjulsstyring.

Konklusion

Sunseeker Duo er det mest avancerede soldrevne 2-sædede fly i verden og det første, der kan være egnet til produktion. Det sigter mod at demonstrere muligheden for et højtydende, praktisk sportsfly eller svævefly. Industrien udforsker i øjeblikket batteridrevne elektriske fly, hvoraf de eksperimentelle prototyper e-Fan og e-Genius, og produktionen af Pipistrel Alpha Electro, Yuneec og Rui Xiang RX1E er bare nogle af eksemplerne.

Jeg har fløjet et batteridrevent svævefly før, og det er fantastisk, men følelsen af et meget begrænset energi til disposition og risikoen for at beskadige batterierne har begrænset min totale entusiasme. I denne type soldrevne svævefly vidste jeg, at solen ville booste min rækkevidde, og at det er muligt at flyve med motor i mange timer om dagen (faktisk op til 12 timer). De lave hastigheder giver ny svæveflyve-oplevelse. Alt i alt blev jeg helt fortryllet af Eric Raymonds skabning, og jeg kan kun udtrykke min beundring for Sunseeker Duos enkle håndtering og solide byggekvalitet. H

Solar Flight SunSeeker Duo
Pris Prototype!
Spændvidde 23,0 m
Vingeareal 23,5 m²
Tomvægt ca. 270 kg
Max flyvevægt (MTOW) 470 kg
Vingebelastning ca. 15 – 20 kg/m²
Max fart (VNE) Ca 200 km/t
Motor Emrax 25 kW
Bedste glidetal 37

Andre soldrevne milepæle

1990 SunSeeker 2

SunSeeker 2
Eric Raymond byggede dette soldrevne fly I perioden 1986-1990 efter Paul MacCreadys erfaringer med langsom flyvning i det soldrevne fly Gossamer Penguin (1979) og Solar Challenger (1980). Flyet er selvstartende på eget batteri, og efter 90 minutters svæveflyvning er batterierne 100 % opladede. I 1990 var Raymond med SunSeeker den første person til at krydse USA I et soldrevent fly: “Det var ca 1 stat per dag. Med min langsomme flyvehastighed fløj jeg ofte I formation med andre fugle. Nær Appalachian-bjergene fløj jeg med de samme 3 fugle to dage i træk – selv da jeg fløj IMC op gennem skyerne og anvendte min kunstige horisont, bemærkede jeg, at de tre sorte fugle fortsatte deres formationsflyvning med mig hele vejen op. Jo tykkere skyerne blev, jo nærmere fløj de”, mindes Eric Raymond om flyvningen i SunSeeker

1996 Icaré 2

1996 Icaré 2
Icaré 2 er et soldrevet svævefly designet af Stuttgart Universitet Institut für Flugzeugbau (som senere byggede e-Genius) Icare 2 er designet for mindst mulig synkehastighed med mindst mulig tomvægt og lav cruisehastighed – præcis som en oldtimer. Den elektriske motor med en effekt på 12 kW er monteret på finnen for højst mulig effektivitet. Et batteri giver mulighed for selvstart og gemmer den overskydende solenergi. Icare 2 behøver bare 2 kW for horisontal flyvning (En Discus 2C FES = 4-5 kW). Solcellerne har et areal på mere end 20 m2 og giver under optimale forhold 3,5 kW (175 watt/m2). Grundet det specielle design er Icare 2 meget egnet til flyvning I svag termik. Derfor kan flyve I en combination af termik- og motorflyvning. Til dato har Icare sat 4 officielle FAI-rekorder.

2014 Solar Impulse 2

2014 Solar Impulse 2
Kongen af de soldrevne fly, men også noget som i dimension (72 m spændvidde) og budget (est. 170 mio USD) er langt fra de tidligere projekter. Solar Impulse 2 fløj i 2015-2016 verden rundt med længste enkeltflyvning fra Nagoya, Japan til Kalealoa, Hawaii. En distance på 8924 km som André Borschberg klarede på 118 timer og dermed massivt slog alle rekorder for soldreven flyvning (i øvrigt også længste soloflyvning af nogen type nogensinde) og beviste med denne historiske milepæl, at evig flyvning på solenergi er mulig i praksis. Solar Impulse har 270 m2 solceller som klarer en peak power på 66 kW (245 watt/m2). Et batteri sørger for energi til flyvning om natten, men også flyets potentielle energi anvendes som ”batteri” (som svævefly!) Om dagen stiger Solar Impulse og taber højde om natten. Eric Raymond har været involveret i dette projekt.