Innovaties ten behoeve van vliegtuigen en de luchtvaart op een veilige, gecontroleerde manier testen
Remtesten uitvoeren op een spekgladde landingsbaan. Vliegen in een elektrisch vliegtuig. Of een innovatief concept voor een landingssysteem testen door 32 keer een go-around situatie te creëren (een doorstart: vlak voordat het vliegtuig contact maakt met de grond, wegsturen en een nieuwe ronde beginnen).
Voor Arun Karwal is het de normaalste zaak van de wereld. Hij werkt al ruim dertig jaar vol passie als Research Test Pilot bij het Koninklijk Nederlands Lucht- en Ruimtevaartcentrum (NLR). “Mijn collega’s en ik (bij NLR werken drie testpiloten) kunnen innovaties ten behoeve van vliegtuigen en de luchtvaart op een veilige, gecontroleerde manier testen. Zo zorgen we ervoor dat de luchtvaartsector innoveert, verduurzaamt en veiliger wordt.”
Brug tussen onderzoek en de realiteit van de cockpit Zijn fascinatie voor de ruimtevaart als kind resulteert in een algemene interesse in wetenschap en techniek. Arun kiest voor een studie aan de faculteit Lucht- en Ruimtevaarttechniek van TU Delft. Hier studeert hij in 1991 af op het onderwerp Flight Testing, waarna hij in Eelde zijn commerciële vliegbrevet haalt.
Toen hij in 1993 begon als junior vlieger en – onderzoeker bij NLR, had hij nog nauwelijks vlieguren gemaakt. Wel had hij een academische opleiding én een vliegbrevet op zak. “Als testpiloot moet je begrijpen wat ingenieurs ontwikkelen en willen testen. Daarnaast moet je de vertaalslag kunnen maken naar de operationele omgeving van een cockpit. Om deze dubbele functie te vervullen, is het een voordeel dat ik ook commerciële lijnvluchten maak. Ik weet goed wat er speelt in de cockpit van passagiersvliegtuigen. De afwisseling maakt het leuk: de ene dag werk ik aan een ingewikkelde veiligheidsanalyse voor NLR en de volgende dag maak ik een vlucht naar Las Vegas.”
‘Het mooiste aan mijn werk? Wanneer ik innovaties waar ik jaren geleden al mee vloog, in lijnvluchten terugzie’
Arun Karwal Research Test Pilot
Van kalibratie- tot zero-G testvluchten Arun heeft ruim zestienduizend vlieguren achter zijn naam staan. Naast zijn werkzaamheden voor het onderzoeksinstituut werkt hij als lijnpiloot bij een internationale luchtvaartmaatschappij. Hij schuift aan in zijn vliegtenue. Op de ochtend van het interview vloog hij nog een kalibratietest met de Cessna Citation voor een landingssysteem op een vliegbasis van defensie. Dit toestel is gezamenlijk eigendom van TU Delft en NLR en het enige operationele onderzoeksvliegtuig in Nederland.
Een routineklus; NLR voert deze tests voor alle commerciële en militaire vliegvelden van Nederland uit. “Om ook in slecht weer goed te kunnen landen staan er bakens langs de landingsbaan opgesteld die signalen uitzenden. Die moeten twee keer per jaar gevalideerd worden. Dat doen we door in een soort kruispatroon te vliegen: van boven naar beneden, van links naar rechts. Een Flight Inspection System aan boord meet de radiosignalen die de bakens uitsturen en vergelijkt deze met een nauwkeurig bepaald referentiepad. Wijkt dat te veel af, dan moet het baken worden bijgesteld. Het zijn intensieve runs (testvluchten, red.), die belangrijk zijn voor de veiligheid.”
De opdrachtgevers die NLR met de testvluchten bedient, zijn uiteenlopend. “We testen producten van fabrikanten die al heel ver ontwikkeld zijn. Maar ook voor wetenschappers die een proef willen doen voor fundamenteel onderzoek – en alles daar tussenin.”
De leukste vluchten vindt Arun de paraboolvluchten die hij voor ace2space uitvoert samen met de TU Delft. Tijdens deze zero-G testvluchten bevindt het vliegtuig zich een paar seconden in een gewichtloze toestand. Zo kan het dus de gewichtloosheid in de ruimte nabootsen. “Een opdrachtgever wil bijvoorbeeld weten hoe een satellietantenne uitklapt of hoe een vloeibaar medicijn reageert in de ruimte. Vaak gaat het om producten of apparaten die gelanceerd worden naar een ruimtestation. Om een paraboolsituatie te creëren moet je in een hoek van ongeveer 45 graden steil omhoog vliegen. Zodra het vliegpad minder stijl wordt, bereik je een gewichtloze toestand. Paraboolvluchten zijn heel dynamisch van aard; het is echt heel iets anders dan in een rechte lijn van A naar B vliegen. Dat is nog steeds bijzonder.”
Niets aan het toeval overlaten Klinkt spannend, maar in werkelijkheid is het dat niet. In de voorbereiding van de vliegproeven wordt niets aan het toeval overgelaten. Zodra een klant met een vraag komt, wordt er een veiligheidsanalyse gemaakt. Alle mogelijke doemscenario’s worden uiteengezet: een lekke band, een harde windvlaag of het wegvallen van de remdruk. “Dan gaan we kijken of we daar iets mee kunnen. Soms is de conclusie dat we een run niet doen, omdat het te gevaarlijk is. Het kan ook zijn dat we extra veiligheidsmaatregelen aan boord inplannen, meer ruimte rondom de landingsbaan incalculeren of willen dat er extra brandweerlieden klaarstaan. Bovendien kunnen we ook nog trainen in de simulator. Elke vlucht wordt maximaal voorbereid en over alle risico’s is nagedacht.”
Wifi aan boord testvluchten van Arun Het mooiste aan zijn werk? Wanneer hij een innovatie waar NLR al jaren geleden mee vloog, in zijn lijnvluchten terugziet. Neem bijvoorbeeld wifi: inmiddels biedt bijna elke luchtvaarmaatschappij het aan, maar Arun vloog ruim tien jaar geleden al de eerste testen met apparatuur voor radio- en satellietcommunicatie in “zijn kist.”
Een internetverbinding in het vliegtuig kan op twee manieren tot stand komen: via een grondsysteem (radiocommunicatie) of via een satelliet (satellietcommunicatie; SATCOM). Wanneer een vliegtuig over zee of over de oceaan vliegt, is een verbinding via de grond niet mogelijk. Om dit probleem op te lossen, zijn veel vliegtuigen tegenwoordig uitgerust met zowel een radio- als een SATCOM-antenne.
De vraag is: hoe wordt de techniek op een goede manier aan boord geïnstalleerd? “In dit geval was het echt een proces van trial en error, het inregelen van deze technologie was heel lastig”, vertelt Arun. Er waren twee grote uitdagingen: het ontwerpen en testen van een geschikte vliegtuigantenne en het ontwikkelen en testen van een router die schakelt tussen grondstations. “Je kan de radioconnectie vergelijken met een mobiele telefoon: als je in de auto zit, ‘roamt’ de telefoon ook van GSM-mast naar GSM-mast. Maar, niet met een snelheid van 800 kilometer per uur op een hoogte van tien kilometer. Dat zijn dus extreme condities.”
Aanvullend hebben vliegtuig ook satellietcommunicatie nodig, om ook een internetverbinding te kunnen faciliteren als ze over de oceaan vliegen en zich buiten het bereik van grondantennes (of gsm-masten) bevinden. Arun: “Uiteindelijk zijn we voor radiocommunicatie uitgekomen op een bepaald soort antenne aan de onder- en bovenkant van het vliegtuig, en zijn er nu vliegtuigen die gebruik maken van zowel satelliet- als radiocommunicatie.”
Elektrisch vliegen, slimmer landen en waterstof als aandrijflijn De afgelopen jaren is de transitie naar een duurzamere luchtvaart een steeds groter deel van Arun’s werk geworden. Zo was hij onderdeel van het Europese project DREAMS. Hiervoor testte hij alternatieve manieren om te landen. Denk aan steilere aanvliegroutes en het verleggen van de drempel waar het vliegtuig de landingsbaan voor het eerst raakt. Deze landingen zijn minder belastend voor het milieu, veroorzaken minder geluidsoverlast en zorgen voor capaciteitstoename van landende vliegtuigen op een vliegveld.
Met een kleiner elektrisch vliegtuig – de Pipistrel Velis Electro PH-NLX – vliegt hij sinds 2021. NLR gebruikt het toestel voor onderzoek in en ervaring met elektrisch vliegen. “De eerste keer dat ik elektrisch vloog, was best gek. Het vliegen verandert niet veel, de stuurknuppel werkt hetzelfde. Het grote verschil is dat je veel minder endurance aan boord hebt. De batterij is snel leeg, dus er komt meer planning bij kijken. Als je ineens sterke tegenwind krijgt, neemt de range snel af.”
NLR werkt aan een showcase van de Pipistrel Velis Electro die op waterstof vliegt. Deze modificatie moet in 2026 klaar zijn. “De Pipistrel wordt voorzien van een fuel cell die energie uit waterstof kan opwekken. Hiervoor doet NLR veel onderzoek en worden de testfaciliteiten voor waterstof door NLR in Marknesse ingezet. Daarmee is NLR een van de voorlopers in Europa. Als er een vlucht is die ik in mijn carrière als testpiloot nog graag zou willen maken, dan is het vliegen in een vliegtuig dat vliegt op waterstof. Van die technologie verwachten we veel in de transitie naar een duurzamere luchtvaart. Dat ik aan dit soort veranderingen een steentje mag bijdragen, vind ik geweldig.”
