Wetenschap 24 juli 2001

Uitvinder radiaalband komt weer met primeur

Nieuwe Michelin
voor Concorde

Door H. Tromp
Een gereviseerde Concorde van British Airways maakte afgelopen dinsdag een geslaagde testvlucht boven de Atlantische Oceaan. Het was de eerste vlucht van een Britse Concorde sinds het ongeluk met het toestel van Air France, morgen precies een jaar geleden. Het supersonische vliegtuig lijkt klaar voor een comeback.

Op 25 juli 2000 stort een Concorde van Air France, kort na vertrek vanaf vliegveld Charles de Gaulle bij Parijs, neer op een hotel in het nabijgelegen Gonesse. Gevolg: 113 doden. Voor het eerst in 24 jaar verongelukt een Concorde en de Franse en de Britse luchtvaartautoriteiten besluiten onmiddellijk de luchtwaardigheidscertificaten van alle toestellen van dit type in te trekken. Sindsdien staan de vijf Concordes van Air France en de zeven van British Airways aan de grond.

Oorzaak van het ongeluk met de Concorde is een stuk metaal op de startbaan dat een klapband veroorzaakt. Rondvliegende stukken rubber slaan tegen de brandstoftank waarin een schokgolf ontstaat. De tank raakt beschadigd en per seconde stroomt 100 liter kerosine weg. Problemen met de bedrading zorgen voor een steekvlam, wat leidt tot de desastreuze brand.

Het ongeluk met de Concorde maakt opnieuw duidelijk hoe belangrijk banden voor een vliegtuig zijn. Niet voor niets gelden de luchtwaardigheidscertificaten ook voor de banden van een vliegtuig. Elk toestel is vanaf de eerste start tot de laatste landing uitgerust met hetzelfde type band. Luchtvaartmaatschappijen mogen niet uit eigener beweging op een ander soort band overstappen. En ook al vragen ze toestemming aan de autoriteiten, dan nog is vervanging een zeer ingewikkelde en kostbare aangelegenheid.

Formule I
Een vliegtuigband heeft heel veel te verduren. Pierre Desmarets, algemeen directeur vliegtuigactiviteiten van Michelin: „Een auto die 200 kilometer per uur rijdt, of 350 in het geval van de Formule I, krijgt te maken met een druk op elke band van zo'n 500 kilo; de banden van een kraanwagen moeten een druk van 30 tot 50 ton verwerken, maar die rijdt niet harder dan ongeveer 60 kilometer per uur. Een vliegtuigband daarentegen moet met de snelheid van een racewagen het gewicht van een kraanwagen torsen.”

Tijdens het opstijgen en landen krijgt een vliegtuigband in zeer korte tijd te maken met bijzonder extreme omstandigheden. Op de startbaan bereikt het toestel binnen één minuut een snelheid van 360 kilometer per uur; tijdens de landing zit de band binnen één seconde op een snelheid van 250 kilometer per uur. Een andere factor van belang is het gewicht. Elke band van een Airbus A-320 moet 18 ton verduren. Ook heeft een vliegtuigband heel wat te stellen met temperatuurschommelingen. Tijdens de vlucht koelt de band af tot min 50 graden Celsius, bij de landing kan de temperatuur oplopen tot 100 graden boven 0. Een verschil van 150 graden.

Om aan deze omstandigheden weerstand te kunnen bieden, staat een vliegtuigband onder grote spanning, zo'n 15 atmosfeer. Ter vergelijking: de druk in een autoband is 2 tot 3 atmosfeer, in een vrachtwagenband 6 tot 8. Bij de Concorde is de bandendruk 16 atmosfeer bij een gewicht van 22,9 ton per wiel.

Radiaalband
Dat Michelin de nieuwe band voor de Concorde gaat leveren, is niet vreemd, gezien de reputatie van de bandenleverancier. Twintig jaar geleden was de Franse onderneming de eerste die de zogenaamde radiaalband voor vliegtuigen introduceerde, een type band dat al sinds 1946 bestond voor auto's. Tot die tijd moesten vliegtuigbouwers het doen met een diagonaalband. In een radiaalband lopen de vezels evenwijdig aan elkaar, in een diagonaalband –de naam zegt het al– kruisen ze elkaar diagonaal. Dat is goed te zien aan de binnenkant van een band. De diagonaalband heeft een structuur die lijkt op een honingraat.

De radiaalband heeft een aantal voordelen boven een diagonaalband. Een radiaalband is lichter, koelt sneller af en is beter bestand tegen hoge snelheden. Radiaalbanden slijten ook minder snel. Bovendien biedt de structuur van deze banden de mogelijkheid alle delen van de band goed te benutten, inclusief de zijkanten. Hierdoor kunnen ze het gewicht van een vliegtuig beter opvangen.

Opmerkelijk is dat, ondanks de voordelen van een radiaalband, 80 tot 85 procent van de vliegtuigen nog steeds is uitgerust met diagonaalbanden. Op de laatstgehouden internationale lucht- en ruimtevaartbeurs, vorige maand op vliegveld Le Bourget bij Parijs, stond Desmarets uitvoerig stil bij dit gegeven. Hij pleitte ervoor de diagonaalbanden zo veel mogelijk te vervangen door radiaalbanden. Desmarets: „De veiligheid van passagiers, daar zijn we het allemaal over eens, is een belangrijk element.” Hij toonde aan dat veiligheid in dit geval niet veel hoeft te kosten: „De prijsverhoging van een vliegtuigticket bedoeld om de kosten van de radiaalband te dekken, bedraagt niet meer dan de prijs van een zakje pinda's en een aperitiefje aan boord.” Bovendien betekent de radiaalband lagere exploitatiekosten voor de luchtvaartmaatschappijen: de banden gaan langer mee en het kerosineverbruik is lager. Voor Desmarets is het zo klaar als een klontje: „Nu is het de tijd om het verleden te radialiseren.”

Primeur
Met de band voor de Concorde zorgt Michelin opnieuw voor een primeur. Het unieke aan de nieuwe radiaalband is het materiaal. Tot nu toe bestonden banden uit nylonvezels. De Concorde-band is echter gemaakt van materiaal dat minder uitzet als de band wordt opgepompt. Wat dit materiaal is, wil Michelin niet kwijt zolang het patent erop nog niet binnen is.

De nieuwe band krijgt de toepasselijke naam Near Zero Growth (NZG, Bijna Nul Groei), mee. Een opgepompte NZG-band zet niet meer dan 2 procent uit, een nylonband 6 tot 8 procent. De NZG staat onder een lagere druk en is minder kwetsbaar voor schokken en aanrakingen met vreemde voorwerpen. Mocht de band toch springen, dan spat deze in kleine stukken uiteen, wat de schade aan het vliegtuig beperkt moet houden. Daarnaast weegt de NZG 20 procent minder dan de nylonversie. Een laatste voordeel –dit allemaal volgens de fabrikant– is dat de nieuwe Michelin-band beter bestand is tegen slijtage. De oude Dunlops van British Airways en de Goodyears van Air France moesten alle acht al na 30 tot 35 landingen worden vervangen; de nieuwe band moet zo'n vijftig landingen meegaan.

De nieuwe Concorde-band heeft een nog altijd aanzienlijk kortere levensduur dan de banden van andere vliegtuigen. De banden van een Boeing 747 gaan bijvoorbeeld 150 tot 200 landingen mee. Dit heeft te maken met de hogere snelheid en de aërodynamische bouw van de Concorde, legt Desmarets uit. De supersonische deltavleugel zorgt voor een geringe opwaartse druk op het moment dat het vliegtuig begint te accelereren. Op volle snelheid neemt deze druk ineens snel toe en gaat het toestel vrij plotseling omhoog. Hierdoor is druk op de achterwielen vlak voordat ze de grond loslaten, sterker dan bij conventionele toestellen.

De NZG is aanvankelijk niet speciaal ontworpen voor de Concorde. Toen de European Aeronautic Defense and Space Company (EADS) –waarin de bouwer van de Concorde indertijd is opgegaan– enkele weken na de ramp bij Michelin aanklopte, waren de Fransen al volop bezig met de ontwikkeling van de nieuwe band. „Michelins NZG-researchprogramma was in eerste instantie niet gericht op de Concorde. Ons doel in 1999 was een lichtere band te ontwikkelen met een hogere weerstand tegen vreemde voorwerpen, om zo een groter aandeel te krijgen op de commerciële transportmarkt”, aldus Desmarets.

Tests
De NZG is in het Franse Clermont-Ferrand en het Spaanse Almería uitvoerig getest. De resultaten zijn positief. Desmarets: „Tests hebben uitgewezen dat de NZG niet uit elkaar klapt bij extreme snelheden en temperaturen, of na aanraking met vreemde voorwerpen, waaronder ook een metalen staaf. In meer dan honderd nagebootste situaties hebben we de band niet kunnen laten springen. Om nog verder te gaan, hebben we de band zelfs harder laten lopen dan de normale snelheid van de Concorde, maar hij bleef heel.”

De band is sinds 17 april ook diverse keren getest door EADS op de luchtmachtbasis Istres bij Marseille. De supersonische Concorde heeft volgens een woordvoerder van het vluchttestcentrum „tussen de een en drie tests per dag ondergaan” en daarbij is „alles verlopen zoals het behoort.”

Air France en British Airways hopen zo snel mogelijk het luchtwaardigheidscertificaat voor de Concorde terug te krijgen. Overigens nemen de luchtvaartautoriteiten voordat ze de maatschappijen de certificaten geven, niet alleen de nieuwe banden, maar ook de aangepaste brandstoftank en de bedrading onder de loep. Wanneer de Concorde de lucht ingaat, is niet precies duidelijk. De Franse minister van Transport, Jean-Claude Gayssot, verklaarde ruim een maand geleden dat dit „in de herfst” in zowel Frankrijk als Groot-Brittannië mogelijk moet zijn. „Het zou juist zijn als de Britten en de Fransen samen de beslissing nemen om de Concorde zijn luchtwaardigheidscertificaat terug te geven.”

Air France en British Airways, die sinds 25 juli vorig jaar hand in hand samenwerken om de Concorde weer de lucht in te krijgen, kijken daar naar uit.

Interessante sites:

Informatie over de Concorde:
www.concorde-jet.com

Informatie over Michelin:
www.michelin.com

Uitleg over de werking van banden:
www.howstuffworks.com/tire.htm