Kohti kestävää ilmailua: mahdollisuuksien kartoittaminen moniulotteisen tutkimuksen avulla

Industry Professor Stephen Wright on opettanut lentokonetekniikkaa Tampereen yliopistossa vuodesta 2019 lähtien. Wrightia kiehtoo uusien teknologioiden integrointi lentokoneiden järjestelmiin.

­ – On erittäin tärkeää varmistaa, että järjestelmät toimivat moitteettomasti. Jos jokin menee pieleen, lentäjät kohtaavat poikkeuksellisen huonon päivän töissä, Wright naurahtaa.

Tampereen yliopistolla kestävän ilmailun tutkimus painottuu synteettisten lentopolttoaineiden vaikutusten ja tehokkuuden analysointiin sekä niiden käyttöönottoon. Lisäksi tutkimuksissa syvennytään vedyn rooliin ilmailussa ja pyritään helpottamaan vetypolttoaineen kehittämistä ja turvallista käyttöä. Tutkimuksilla halutaan myös tehostaa inhimillisten virheiden hallintaa etsimällä keinoja yleisen turvallisuuden ja suorituskyvyn parantamiseksi.

Kestäviin vaihtoehtoihin siirtyminen tuottaa kuitenkin merkittäviä haasteita, sillä uusien biopolttoaineiden ominaisuuksissa on suurta vaihtelua. Siirtymä edellyttää huomattavia muutoksia myös lentokoneiden suunnitteluun.

– Tällä hetkellä kestävyysajattelun ensisijaisena painopisteenä seuraavien viiden vuoden aikana on valmistaa aiempaa suurempia lentokoneita, jotka pystyvät hyödyntämään uusia biopolttoaineita. Tutkimus keskittyy uusiin hybridimoottoreihin, jotka mahdollistavat lentoja jopa 18-paikkaisilla lentokoneilla perinteisten polttoaineiden, uusien vaihtoehtoisten polttoaineiden ja akkukäyttöisten sähkömoottoreiden avulla, Wright selventää.

Vaihtoehtona vety

Yksi esimerkki edistyksellisestä polttoainesynteesistä on Neste MY Uusiutuva Lentopolttoaine, jota sekoitetaan JetA1-kerosiinin kanssa noin 2/3-sekoitussuhteella. Tulevaisuudessa tavoitteena on nostaa biopolttoaineen osuus 50 prosenttiin.

Haasteena on, että kyseinen polttoaine on osittain riippuvainen elintarvikelähteistä. On tärkeää varmistaa, että ihmisille jää riittävästi ruokaa sen sijaan, että kasveja viljeltäisiin keinotekoisten polttoaineiden valmistamiseksi. Tämän vuoksi vaihtoehtoisten polttoainelähteiden, kuten vedyn, käyttöä kartoitetaan. Vaikka vety on lupaava ratkaisu useisiin ilmailuteollisuuden haasteisiin, se ei ole ratkaisu kaikkeen.

– Vedyn hyödyntäminen polttoaineena on monimutkaisempaa tavanomaiseen palamiseen verrattuna. Vedyn käsittely, kuljetus ja varastointi luo huomattavia haasteita sen pienen molekyylikoon vuoksi, mikä johtaa diffuusioon metallisäiliöissä ja -putkissa. Tämä puolestaan voi johtaa rakenteiden heikkenemiseen, Wright kertoo.

Kestävyys ilmailualan opinnoissa

Hans Hastio opiskelee konetekniikan maisteriohjelmassa. Vuonna 2022 hän kirjoitti kandidaatin tutkielmansa polttokennojen ja vedyn soveltamisesta ilmailuteollisuudessa. Nyt Hastio aikoo tehdä maisterin tutkielmansa Suomen ilmavoimille, jossa hän on aiemmin toiminut varusmieskouluttajana.

– Minusta alan monimutkaisuus on sen kiehtovin puoli. Lentokoneen rakentaminen vaatii eri tieteenalojen yhdistämistä, ja optimaalista lopputulosta etsitään yhä, Hastio sanoo.

Vaikka maisteriohjelmassa ei ole yksittäistä kestävälle kehitykselle omistettua kurssia, on aihe Hastion mielestä integroitu osaksi yleistä opetusta:

– Kestävyyden käsitteitä käydään läpi eri kursseilla. Aiheet sisältävät esimerkiksi luonnonkuiduista valmistettujen komposiittirakenteiden tutkimista sekä kestävän kehityksen tarkastelua erilaisten järjestelmien näkökulmasta. Mielestäni pelkästään kestävyyttä käsittelevien kurssien järjestäminen ei ole realistista, koska meillä on vain kaksi vuotta aikaa käydä läpi laaja kirjo aiheita. Jos meillä olisi yksi lisävuosi, niin silloin ehdottomasti.

Konetekniikan tutkinto avaa ovia monille urapoluille. Hastio työskentelee tällä hetkellä Wrightin kanssa lentokonetekniikan johdantokurssin uudistamisen parissa. Tavoitteena on lisätä ymmärrystä ilmailuun liittyvistä aiheista ja ilmiöistä sekä käyttää jatkokursseihin verrattuna vähemmän aikaa monimutkaisiin yksityiskohtiin.

–  Kurssi on ratkaisevan tärkeä osa opetussuunnitelmaamme, sillä sen avulla kuka tahansa taustastaan riippumatta voi siirtyä lentokonetekniikan alalle ja edetä jatkokursseille. Kurssi tullaan julkaisemaan verkossa ja se on avoin kaikille. Näin useammalla alasta kiinnostuneella on mahdollisuus tutustua aiheeseen, jota ei valitettavasti muualla Suomessa opeteta, Hastio kuvailee.

Lentokonetekniikan koulutuksen kehitys Suomessa

Kun lentokonetekniikan opinnot käynnistettiin Suomessa, kestävästä kehityksestä ei vielä keskusteltu. Hiljattain joukko 50-luvun lentokonetekniikan pioneeriopiskelijoita vieraili Tampereen yliopistossa havainnoimassa opetuksen nykytilaa. He opiskelivat aikanaan konetekniikkaa Helsingin teknillisessä korkeakoulussa, joka nykyisin tunnetaan Aalto-yliopistona.

Entisten opiskelijoiden mukaan alan koulutus on kehittynyt merkittävästi ja muuttunut moniulotteisemmaksi. 50-luvulla koulutus keskittyi pääasiassa lentokoneiden suunnitteluun ja rakentamiseen. Teknologinen kehitys oli hyvin erilaista eikä opiskelijoilla ollut laajoja mahdollisuuksia valita opintojensa sisältöjä.

Nykyisin opiskelijoilla on maisterin tutkinnossa monia erikoistumisvaihtoehtoja. Wright korostaa elinikäisen oppimisen tärkeyttä:

– Opiskelijat voivat opiskella lentokonetekniikkaa pitkänä tai lyhyenä pääaineena tai valita sen sivuaineeksi. Lisäksi he voivat räätälöidä opintojaan sisällyttämällä niihin teknisiä opintokokonaisuuksia, mikäli heillä on mielessään jokin tietty teollisuus- tai erikoisala. On selvää, että jatkuva oppiminen on ratkaisevan tärkeää valmistumisen jälkeen. Tämä on totta monissa ammateissa, myös omassani.

Teksti: Essi Niemenmaa