ルフトハンザ・テクニクとBASF、777にサメ肌をまとわせ燃料消費を約1%削減

航空会社は軽量シート、より良い経路設定、ウイングレット装置によって燃料消費を削減し、機体は塗装で可能な限り滑らかにされてきた。ルフトハンザ・テクニクとBASFは逆の方向に進んだ。彼らはサメ肌を模した微細なリブを載せたフィルム「AeroSHARK」を開発し、機体に貼り付けることで摩擦抵抗を減らし、それにより燃料とCO2排出を約1%削減した。

旅客機に表面フィルムを施すことは、材料の問題ではなく認証の問題だった。最初の機体であるスイスのボーイング777-300ER HB-JNHは2022年8月末に改修に入り、9月8日と9日にEASAとの認証プログラムを飛行し、その変更が安全性や操縦性に悪影響を及ぼさないことの証明が求められた。10月からはスイス連邦民間航空局の一時的な飛行許可（その1機のみに有効）の下で毎日運航し、その間、数週間にわたるデータ評価と流れのシミュレーションがEASAの審査を通った。

2022年12月、EASAはルフトハンザ・テクニクに対し、ボーイング777の2つの型（777-300ERと777F）の量産改修に関する補足型式証明（STC）を付与した。ローンチ顧客のルフトハンザ・カーゴとスイスは1月にフランクフルトとチューリッヒで改修を予定し、777-300ER全12機と777F全11機への装着を約束した——リブレットフィルムでサブフリート全体を最適化する最初の航空会社となった。1機あたりの削減量は、スイスの777-300ERで年間約400トンのケロシンと1,200トン超のCO2、ルフトハンザ・カーゴの777Fで370トンの燃料と1,170トンのCO2である。

その仕組みは仮定ではなく測定されている。2018年の『Friction』誌の論文では、サメ肌状の鱗を載せた3DプリントABS表面を様々な向きで作製し、レオメーターで試験した。流れに対して90度に鱗を配置した表面が最も低い粘性抵抗を示し、粘度は最大9%低下した。蛍光ダイヤモンド粒子で流れを可視化すると、その低下は表面近くの速度勾配が小さくなることによるもので、これはリブレットフィルムが機体で利用するのと同じ壁面近傍効果である。

表皮をより滑らかにするのではなく、意図的にリブ状にする

ウイングレットや重量削減は誘導抵抗と質量に作用するが、リブレットは表皮摩擦に作用し、これは前者のいずれも触れない要素である。

1%は取るに足らないように聞こえるが、サブフリート全体で掛け合わせると、ルフトハンザ・グループのボーイング777全体で年間25,000トン超のCO2となる。

改修はフランクフルトとチューリッヒでの整備作業に組み込まれたため、フィルムは機体がすでに地上にある間に貼られた。

ボトルネックは材料ではなく認証だった——1機のみの飛行許可により、EASAが審査を終える間に運航データを蓄積できた。

誰も型式証明に値しないと考える1%の利得は、すでに予定されている整備訪問の間に装着できれば、サブフリート全体で年間25,000トンのCO2になる。

STCを手にしたスイスとルフトハンザ・カーゴは、777機材全体——777-300ER 12機と777F 11機——への装着を開始し、これはルフトハンザ・グループにとって年間25,000トン超のCO2に相当する。ルフトハンザ・テクニクとBASFは、AeroSHARKを他の機種や機体のより広い範囲向けにさらに開発すると述べた。初期のモデル計算では、最大拡張段階のこの技術は最大約3%のCO2排出を回避できる可能性がある。その道筋はテンプレートとなった。すなわち、一時的な許可の下で1機で実証し、その後型式証明の下でフリートを改修する。