स्टार्ट-अप अमेरिकी विमान निर्माता इलेक्ट्रा ने हाल ही में 2050 के लिए अगली पीढ़ी के मेनलाइन यात्री विमान का एक कॉन्सेप्ट मॉडल जारी किया है। यह हाइब्रिड समाधान सौ से अधिक यात्रियों को ले जा सकता है। यह विद्युतीकरण, उन्नत वायुगतिकीय लेआउट और एकीकृत बॉडी और पावर डिज़ाइन के माध्यम से उत्सर्जन को कम करते हुए दक्षता में सुधार करता है। यह परियोजना नासा के पर्यावरणीय स्थिरता के लिए उन्नत विमान अवधारणाओं (एएसीईएस 2050) कार्यक्रम का हिस्सा है, जिसका उद्देश्य मौजूदा हवाई अड्डे के बुनियादी ढांचे के साथ संगत रहते हुए पर्यावरण के अनुकूल यात्री विमानों की एक नई पीढ़ी के लिए व्यवहार्य रास्ते तलाशना है।
पारंपरिक एयरफ्रेम पर "प्लग-इन" इलेक्ट्रिक मोटर्स के विचार से अलग, इलेक्ट्रा समग्र एयरफ्रेम संरचना और प्रणोदन प्रणाली से शुरू करने का प्रयास करता है, और एक साथ ईंधन अर्थव्यवस्था और पर्यावरणीय प्रदर्शन में सुधार करने के लिए वायुगतिकीय डिजाइन और प्रणोदन लेआउट को गहराई से जोड़ता है। यह अवधारणा विमान एमआईटी द्वारा पहले प्रस्तावित डी8 "ग्रीन एयरलाइनर" अनुसंधान योजना पर आधारित है। इसकी सबसे महत्वपूर्ण उपस्थिति विशेषता तथाकथित "डबल-बबल" धड़ है: दो बेलनाकार धड़ खंड समानांतर में एक साथ जुड़े हुए हैं, 1940 के दशक में बोइंग 377 स्ट्रैटोक्रूजर की संरचना की आधुनिक व्याख्या के समान जो "ट्रांसवर्सली" 90 डिग्री थी।
इलेक्ट्रा ने बताया कि "डबल-बबल" धड़ न केवल धड़ की लंबाई बढ़ाए बिना केबिन की जगह बढ़ाने के लिए है, बल्कि इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि धड़ खुद ही बड़ी मात्रा में लिफ्ट को सहन करने की अनुमति देता है, जिससे समग्र लेआउट विंग-बॉडी फ्यूजन डिजाइन के कुछ रूप के करीब हो जाता है। लिफ्ट निर्माण में भाग लेने के लिए धड़ को अनुमति देकर, विंग पर संरचनात्मक बोझ को काफी कम किया जा सकता है, जिससे विंग का आकार कम हो जाता है और ड्रैग और वजन में दोहरा लाभ होता है।
वास्तविक "सरलता" इसकी संकर प्रणोदन प्रणाली में परिलक्षित होती है। पंखों के नीचे, डिज़ाइन दो टर्बोफैन इंजनों को बरकरार रखता है, जो एकीकृत मेगावाट जनरेटर के माध्यम से एयरफ्रेम में अधिकांश जोर प्रदान करने और विद्युत प्रणाली को शक्ति प्रदान करने के लिए जिम्मेदार हैं। धड़ के पिछले हिस्से में इलेक्ट्रिक मोटर से चलने वाले तीन पंखे लगे हैं। ये पंखे धड़ के पिछले हिस्से में लगे हुए हैं और फ्रंट टर्बोफैन बिजली उत्पादन प्रणाली के साथ एक एकीकृत टरबाइन-इलेक्ट्रिक हाइब्रिड प्रोपल्शन आर्किटेक्चर बनाते हैं।
सहज दृष्टिकोण से, यह लेआउट थोड़ा अनावश्यक लगता है: चूंकि टर्बोफैन सीधे जोर उत्पन्न कर सकता है, तो हमें पहले बिजली उत्पन्न करने और फिर बिजली के पंखे को चलाने की आवश्यकता क्यों है, बीच में कई ऊर्जा रूपांतरण घाटे को जोड़कर? इलेक्ट्रा द्वारा दिया गया उत्तर वायुगतिकीय डिज़ाइन में निहित है - इस प्रणाली की कुंजी ऊर्जा को पुनः प्राप्त करने के लिए विमान की सतह पर सीमा परत वायु प्रवाह का उपयोग करना है जो अन्यथा विमान के मद्देनजर बर्बाद हो जाएगी।
इस योजना में, अंडरविंग टर्बोफैन को विमान के शरीर की सतह पर सीमा परत से जानबूझकर दूर नैकेल पाइलॉन के माध्यम से पंख के नीचे निलंबित कर दिया जाता है, ताकि मुक्त प्रवाह वाली हवा को अंदर लिया जा सके जो विमान की उड़ान की गति के अनुरूप हो और जिसमें अपेक्षाकृत समान प्रवाह क्षेत्र हो, जिससे पारंपरिक अर्थों में "स्वच्छ" वायु सेवन की स्थिति बनी रहे। साथ ही, धड़ की सतह पर मोटी, निचली-वेग सीमा परत वायु प्रवाह की एक परत बनेगी। यह कम ऊर्जा वाला वायुप्रवाह धड़ के साथ पीछे की ओर विकसित होता है। यदि इसे स्वाभाविक रूप से गिरने दिया जाता है, तो यह पूंछ पर एक अशांत लहर पैदा करेगा, जिससे विमान की समग्र वायुगतिकीय दक्षता कम हो जाएगी।
इलेक्ट्रा के AACES 2050 कॉन्सेप्ट विमान में तीन इलेक्ट्रिक पंखे सीधे पूंछ पर धड़ संरचना में लगे हुए हैं, जो उन्हें इस कम-ऊर्जा सीमा परत वायुप्रवाह को सक्रिय रूप से अंदर लेने की अनुमति देते हैं और प्रवाह के पूरी तरह से समाप्त होने से पहले इसे फिर से सक्रिय कर देते हैं। इस "टेल री-एक्सेलेरेशन" प्रक्रिया के माध्यम से, वेक वोर्टिस के रूप में खोई गई ऊर्जा को आंशिक रूप से पुनर्प्राप्त किया जा सकता है, शरीर के वेक को "संकुचित" किया जा सकता है, और प्रतिरोध काफी कम हो जाता है, इस प्रकार समग्र प्रणोदन दक्षता में सुधार होता है, ईंधन की खपत और उत्सर्जन को कम किया जाता है, और छोटे और हल्के इंजन कॉन्फ़िगरेशन के उपयोग की अनुमति मिलती है।
इलेक्ट्रा ने इस बात पर जोर दिया कि यह विचार सिद्धांत रूप में काफी सुरुचिपूर्ण है, लेकिन इंजीनियरिंग अभ्यास में इसे अभी भी कई चुनौतियों का सामना करना पड़ता है, जिसमें शरीर के भीतर मेगावाट स्तर की बिजली के लंबी दूरी के संचरण की सुरक्षा और दक्षता, मोटर्स और पावर इलेक्ट्रॉनिक्स के थर्मल प्रबंधन और पूंछ पर बिजली के प्रशंसकों के कारण होने वाले संभावित शोर मुद्दे शामिल हैं। क्या इन प्रमुख प्रौद्योगिकियों को लागत और विश्वसनीयता की बाधाओं के तहत इंजीनियर किया जा सकता है, यह एक कठिन समस्या है जिसे अगले दस वर्षों में धीरे-धीरे दूर किया जाना चाहिए।
इलेक्ट्रा में उत्पाद रणनीति के निदेशक डॉ. पार्कर वास्किक ने कहा कि विद्युतीकरण का महत्व यह है कि यह डिजाइनरों को उन स्थानों पर प्रणोदन इकाइयां लगाने की अनुमति देता है जहां पहले इंजन नहीं लगाए जा सकते थे, जिससे समग्र लेआउट स्तर पर अधिक स्वतंत्रता और लाभ प्राप्त होता है। उन्होंने बताया कि इस अवधारणा का लक्ष्य न केवल कागज पर अत्यधिक कुशल होना है, बल्कि मौजूदा एयरलाइन ऑपरेटिंग मॉडल और हवाई अड्डे के बुनियादी ढांचे के साथ संगतता बनाए रखते हुए "एक ऐसा समाधान प्रस्तावित करना है जिसे वास्तव में बनाया जा सकता है, उड़ान योग्यता के लिए प्रमाणित किया जा सकता है और उपयोग में लाया जा सकता है"।