Vliegveld Rotterdam proeftuin voor stillere drones

Onder de noemer Rotterdam The Hague Innovation Airport (RHIA) werken diverse partijen samen aan innovaties die de luchtvaartsector moeten vernieuwen. Speerpunten zijn het verminderen van overlast en het verduurzamen van luchtvervoer. Ook Koninklijke NLR is betrokken bij RHIA. Zo wordt er onder andere onderzoek gedaan naar het stiller maken van rotorbladen van drones en elektrisch aangedreven vliegtuigen.

Rotterdam The Hague Innovation Airport

Rotterdam The Hague Innovation Airport (RHIA) is in mei 2019 ontstaan vanuit een samenwerking tussen het gelijknamige vliegveld en Gemeente Rotterdam. Het idee is om de diverse uitdagingen waar de luchtvaartbranche zich voor gesteld ziet met diverse partners op integrale wijze aan te pakken. Zo zijn naast NLR onder andere de TU Delft, het ministerie van Infrastructuur en Waterstaat en Port of Rotterdam betrokken als projectpartners.

Vanuit RHIA worden zeer uiteenlopende innovaties gestimuleerd. Het gaat daarbij om luchtvaart in de breedste zin van het woord, dus niet alleen de vliegtuigen, maar ook de ondersteunende infrastructuur. Denk aan het efficiënter maken van passagiersstromen, het energiezuinig maken van vliegveldvastgoed, of het op locatie fabriceren van synthetische kerosine of waterstof om zodoende de transitie naar duurzamere vormen van luchtvaart mogelijk te maken. Dat laatste moet ook helpen om problemen in de omgeving op het vlak van klimaat en overlast (fijnstof, geluid) op te lossen.

Stiller vliegen

In het samenwerkingsverband is een belangrijke rol weggelegd voor onderzoekers van NLR. Zo gaat één van de projecten in het kader van RHIA over het stiller maken van (onbemande) luchtvaart. Dat uit zich in onderzoek – samen met TU Delft – naar de geluidsproductie door rotorbladen en propellers, die gebruikt worden om drones en elektrische vliegtuigen aan te drijven. Het doel is om de verstoring door toekomstige delivery drones, luchttaxi’s en elektrische vliegtuigen tot een minimum te beperken.

Martin Nagelsmit, Programmamanager Elektrisch Vliegen bij NLR, is als adviseur betrokken bij het project. “Het gaat bij het stiller en efficiënter maken van rotorbladen niet alleen over het de interactie tussen propellers, ontwerpmethodes en materiaalkeuzes, maar ook over de geluidservaring. Voor dat laatste aspect onderzoeken we hoe mensen reageren op verschillende soorten geluid. We werken samen met onder andere partijen als Airborne en KVE Composites: zij maken rotorbladen voor de onbemande helikopters van Schiebel en de luchttaxi’s van Volocopter, en hebben dus groot belang bij dit soort onderzoek. Het is een groeiende business.”

Meer ontwerpvrijheid

Eén van de meest interessante aspecten van met name elektrisch aangedreven multirotorsystemen is volgens Nagelsmit het feit dat er veel meer ontwerpmogelijkheden zijn. “Elektromotoren zijn niet zo groot, je kunt dus werken met veel kleine motoren in plaats van een paar grote. Dat heet ook wel distributed propulsion. Dat geeft veel ontwerpvrijheid, je kunt overal wel motoren plaatsen. Kleine rotoren kunnen stiller zijn, doordat je minder last hebt van schokgolven bij de rotortips, mits het toerental niet te hoog is. De tip van het rotorblad van een gewone helikopter nadert de geluidssnelheid, door de rotordiameter en draaisnelheid. Met een flinke geluidsproductie tot gevolg.”

Omdat er zoveel factoren van invloed zijn op de geluidsproductie zijn er vanuit NLR diverse disciplines bij het onderzoek betrokken. Denk aan geluid, constructie, aerodynamica. Ook de virtual community noise simulator (VCNS) speelt een rol in het project: middels een VR simulator worden verschillende soorten geluid voorgelegd aan een testgroep. Dat kan voor een specifiek type drone zijn, maar op termijn ook voor de Pipistrel, een elektrisch aangedreven tweepersoons vliegtuigje welke sinds kort in het bezit is van NLR. In de loop der tijd doen de proefpersonen een aantal keer mee aan de simulatie.

Rotterdamse mentaliteit

Het voordeel van een relatief klein vliegveld als Rotterdam The Hague Airport ten opzichte van bijvoorbeeld een normaal gesproken zeer drukke luchthaven Schiphol is dat er wat meer mogelijkheden zijn om te experimenteren en innoveren. Ook speelt de Rotterdamse mentaliteit van ‘mouwen opstropen en aan de slag gaan’ een rol.

Nagelsmit: “Ook kijken we vanuit RHIA naar een stukje integratie tussen bemand en onbemand luchtverkeer. Vandaar de link met Port of Rotterdam. Die zien bijvoorbeeld wel wat in cargodrones, om goederen in de toekomst niet alleen over het water maar ook door de lucht te kunnen vervoeren.”

Draagvlak voor elektrisch vliegen

De vraag hoe multirotor en fixed-wing drones stiller gemaakt kunnen worden is niet alleen van belang met het oog op de publieke acceptatie van bijvoorbeeld pakketbezorgende drones, maar in de toekomst ook voor elektrische luchttaxi’s en zelfs elektrisch aangedreven vliegtuigen.

“Ook daar is Rotterdam Airport in het voordeel. Het is niet heel waarschijnlijk dat vliegtuigen van het formaat Airbus A380 elektrisch zullen gaan vliegen. Je moet dan eerder denken aan kleinere vliegtuigen die korte afstanden vliegen. Met als gevolg dat kleine, regionale vliegvelden veel belangrijker worden dan nu. Maar dan moet daar wel draagvlak voor zijn in de omgeving. Dat hopen we mede te bereiken door het veel stiller maken van de vliegtuigen”, aldus Nagelsmit.

Volgende stappen

Concreet gaat NLR eerst van start met de VR simulaties rondom het thema geluidsbeleving. Daarna zal er getest gaan worden met nieuwe propellers, op bijvoorbeeld de Pipistrel. Die is nu nog uitgerust met een gewone propeller. Dan zullen er ook metingen verricht worden in de omgeving van het vliegveld, waarbij ook omwonenden worden betrokken. Nagelsmit: “Dan kunnen mensen eindelijk ervaren hoe anders een elektrisch vliegtuig klinkt ten opzichte van een door brandstof aangedreven luchtvaartuig.”

Directeur RHIA, Miranda Janse, heeft hoge ambities voor de pas opgezette stichting: “Wij willen een luchtvaart én luchthaven community zijn die samen met partners de Next Generation Airport ontwikkelt bij de RTHA, welke schoon, stil en duurzaam is en van toegevoegde waarde voor de economie in de regio en de leefomgeving. Om dit te doen werken wij samen met onder andere het Havenbedrijf, NLR en TUD. Op deze manier verbinden wij onderzoek, innovatie, overheid en onderwijs met elkaar.”

Kijk voor meer informatie over de diensten die NLR levert aan professionele dronevliegers op nlr.nl/dronecentre.