Ошибка!

Показать Ошибка!

Забыли пароль?

Ошибка!

Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Забыли пароль? Напишите ваш email и мы отправим письмо с инструкциями.

Ошибка!

Обратно

Закрыть

Авиалайнеры. Next-Gen

Авиалайнеры. Next-Gen
Какими перед нами предстанут авиалайнеры будущего? Переход от традиционных конструкций и углеродного топлива к новым аэродинамическим схемам и электрической энергии полностью изменит облик пассажирской авиации.


 

Гибридные и электромобили сейчас ни у кого не вызывают удивления – наоборот, с каждым годом становится все более очевидным коммерческий успех, которого они достигнут в будущем. Но ведь электричество может приводить в движение не только колеса автомобилей, но и перспективные двигательные системы самолетов. Следует ли из этого, что появление «электрических авиа-лайнеров» не за горами?

 

eConcept 

Современные самолеты производят много шума и сравнительно неэффективны в энергетическом плане. Авиалайнеры будущего, вероятно, окажутся лишены этих недостатков – по крайней мере, если амбициозная концепция под названием eConcept станет новым двигателем прогресса в авиационной отрасли.

Платформа eConcept, в разработке которой участвует европейский авиа-гигант EADS (European Aeronautic Defence and Space Company), интернациональная корпорация, владеющая компанией Airbus, совместно с Rolls-Royce Group, третьим по величине производителем авиационных двигателей в мире, призвана продемонстрировать, как умелое сочетание передовых технологий и новых материалов способствует созданию более тихих и эффективных самолетов.

«Мы сначала представляем себе что-нибудь невероятное, и затем стараемся понять, насколько вероятным это все же может стать», - рассуждает профессор Рик Паркер (Ric Parker), главный технический специалист Rolls-Royce Group. «То, чем мы занимаемся, не просто научная фантастика. Технологии, над которыми мы работаем, бросают вызов нашим возможностям, но, тем не менее, они не нарушают законов физики. Этого принципа мы и придерживаемся».

Амбициозные цели требуют неординарных подходов к их достижению, и Rolls Royce предлагает нечто, совершенно отличное от традиционной конструкции: электромотора, вращающего пропеллер – на такой схеме основаны некоторые из проектируемых сейчас «электросамолетов». Свою, альтернативную систему E-Thrust представители Rolls Royce называют «распределенной энергетической системой». Вместо нескольких двигателей, размещенных под крыльями самолета, E-Thrust использует единственную турбину в задней части фюзеляжа. «Турбина соединена с генератором и не создает тяги непосредственно для движения самолета», - отмечает Жан Ботти (Dr Jean Botti), который также является главным техническим специалистом, но сей раз в корпорации EADS. «Турбина нужна лишь как источник питания для генератора».

Такое расположение турбины должно привести к снижению сопротивления воздуха, которое возникает во время полета. Турбина втягивает в себя воздушные потоки, формирующие так называемый приграничный слой – воздушную зону у поверхности самолета, то есть основную область сопротивления движению сквозь атмосферу. Чем меньше эффект, вызванный сопротивлением, тем выше эффективность летательного аппарата.

 «Обычный самолет выглядит как труба, с двумя крыльями по бокам, несущими по двигателю – разные части этой схемы создаются людьми, которые никогда и не встречались друг с другом», - заявляет Паркер. E–thrust, напротив, представляет собой единый дизайн, где система, образующая тягу, встроена прямо в корпус самолета. «Такая схема делает его более эффективным, даже если не использовать дополнительные технологии электропитания».

Что же касается сгенерированного благодаря турбине электричества, оно подается на шесть «туннельных вентиляторов», расположенных по трое в левой и правой части самолета, которые и обеспечивают лайнер тягой, необходимой для полета. Вентиляторы обладают более компактными размерами в сравнении с обычными авиа-двигателями, и потому их можно легко интегрировать в корпус самолета над крыльями, что еще заметнее снизит воздушное сопротивление и уровень шума.

 

Ключевая технология

Чтобы взлететь – в прямом и переносном смысле этого слова – eConcept понадобятся технологии, которыми мы владеем еще не в полной мере. Наверняка многие слышали термин «сверхпроводимость». Сверхпроводящие материалы характеризуются сверхнизким электрическим сопротивлением – моторы и токопроводящие кабели, изготовленные из таких материалов, будут тоньше, компактнее, а следовательно и легче по сравнению с современными. Заметим, что снижение веса конструкции самолета – это также один из важнейших способов увеличения его эффективности.

Впрочем, сверхпроводники обнаруживают свои особые свойства только при очень низких температурах, приближающихся к абсолютному нулю. Это значит, что на самолет потребуется установить криогенную систему охлаждения. Однако новейшие сверхпроводящие материалы не теряют своих свойств и при более высоких температурах. По словам Паркера, такие материалы существуют уже сегодня в лабораториях университетах – остается только научиться создавать на их основе конечные устройства.

Когда технологии наконец доведут до ума, авиа-лайнеры, основанные на платформе eConcept, смогут подняться в воздух. Эти самолеты будут концептуально схожи с популярными нынче гибридными автомобилями. Для накопления энергии предполагается использовать аккумуляторы, которые выступают как своеобразный энергетический буфер. При взлете, когда самолету необходимо максимальное количество энергии, генератор, получающий, как мы помним, электричество от турбины, а также аккумуляторы будут отдавать всю энергию двигателям. Затем, после того как лайнер достигнет крейсерской высоты (на ней проходит основная часть полета), часть энергии от турбины перейдет к аккумуляторам для их зарядки. Вентиляторы также смогут участвовать в процессе генерации энергии.

Все это выглядит настолько впечатляюще, что складывается представление, будто воплотить такие идеи в жизнь – дело отдаленного будущего. Между тем, компании, причастные к проекту, настаивают на том, что eConcept станет реальностью намного раньше, чем мы думаем. Паркер считает вероятным появление первых «гибридных самолетов» уже через 15-20 лет и надеется когда-нибудь подняться на борт лайнера будущего.

А пока EADS производит тестирование своих технологий в меньшем масштабе – на двуместном самолете E-Fan, на котором установлены два электрических двигателя. Размах крыльев E-Fan составляет 9 метров, а энергия поступает к двигателям от двух блоков, собранных из многоячеечных литий-ионных батарей. Как утверждают конструкторы E-Fan, этого запаса хватит примерно на час полета на скорости в 160 километров в час (100 mph).

Согласно планам EADS, E-Fan может осуществить свой первый полет уже до конца текущего года. Вслед за ним настанет и очередь пассажирских лайнеров, оснащенных системой E-Thrust.

 

VoltAir

Ну а если вы готовы подождать чуть дольше, у EADS найдется, чем вас удивить и к середине столетия. Это футуристичный концепт VoltAir – всецело электрический авиалайнер, внешне схожий с подводными скоростными аппаратами. Две литий-ионные батареи следующего поколения будут снабжать энергией два высокоэффективных сверхпроводящих электрических мотора, которые в свою очередь приводят в движение расположенные в задней части фюзеляжа два соосных спаренных пропеллера, вращающихся в противоположных относительно друг друга направлениях.

Аккумуляторы разместят в нижней части носового отсека самолета, из которого их можно будет без труда доставать и загружать обратно – как обычный багаж, прямо в аэропорту. Заряжать батареи предлагается сразу после извлечения из лайнера: таким образом, после приземления технические службы аэропорта снимают с самолета разрядившиеся в полете аккумуляторы и устанавливают на их место другие, полностью заряженные. Времени на эту процедуру потребуется не больше, чем на обычную заправку современного самолета топливом.

Как и в случае с eConcept, для создания способного на реальный полет лайнера VoltAir придется решить проблему производительности электрических моторов. Для повышения их мощности нужно справиться с потерями электроэнергии, к которым приводит сравнительно высокое электрическое сопротивление традиционных материалов (вроде меди), применяющихся для изготовления проводки и других компонентов электромотора. Выход из ситуации представляется – опять же – в использовании сверхпроводников, охлаждаемых жидким азотом.

Для снижения веса самолета специалисты EADS намерены использовать легкие материалы, вроде композита на основе карбона (углеволокна). Фюзеляж проектируется с соблюдением оптимального соотношения толщины самолета к его длине: больше внутреннего пространства для пассажиров при высокой обтекаемости конструкции. Пропеллеры, помещенные в хвосте лайнера, также улучшат его летные качества, поглощая «набегающие» воздушные потоки. Малый вес в сочетании с аэродинамическим дизайном позволят VoltAir развивать высокую скорость полета, производя минимум шума и не оставляя выбросов, за исключением безвредного азота.

 

SUGAR

Исследования «гибридных» технологий для авиации проводятся и по ту сторону Атлантики. Компания Boeing при поддержке американского аэрокосмического агентства NASA работает над проектом SUGAR (Subsonic Ultra Green Aircraft Research, проект дозвукового «ультра-зеленого» самолета). Аккумуляторы Sugar Volt, размещенные в центральной части самолета, будут заряжаться от электрической сети аэропорта, пока лайнер находится на земле.

Взлет должен осуществляться при помощи обычных двигателей, потребляющих авиационный керосин, однако, как только лайнер окажется на нужной высоте, он переключится на питание от аккумуляторов. Такая энергетическая схема потребует всего лишь около 30% топлива от количества, необходимого современным самолетам. Несмотря на то, что концепция SUGAR технологически более проста в сравнении проектами eConcept и VoltAir, для ее реализации инженеры Boeing должны создать производительные аккумуляторы очень высокой емкости. В этом случае мы станем свидетелями нового витка конкурентной борьбы между теперь уже гибридными лайнерами от Airbus и Boeng.

По материалам BBC Future и GizMag

Комментарии:

Еще нет комментариев, станьте первым коментатором!
Войдите на зайт или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии!
0
SOFIA наблюдает за странностями

SOFIA наблюдает за странностями

Считается, что черные дыры поглощают столько окружающего материала, что убивают свои галактики. В этом процессе они создают квазар, который, как ранее считалось, останавливает рождение звезды. Но исследователи обнаружили галактику, которая выживает из-за хищных сил квазара, продолжая создавать новые звезды - около 100 звезд размером с Солнце в год.

Открытие, сделанное Стратосферной обсерваторией инфракрасной астрономии (SOFIA), может объяснить, как появились массивные галактики, хотя во Вселенной доминируют галактики, которые больше не образуют звезды. «Это показывает, что рост активных черных дыр останавливает рождение звезд не мгновенно, что идет вразрез со всеми текущими научными прогнозами», - сказала Эллисон Киркпатрик, доцент Канзасс...
28.11.20 23:09
0
0
Hayabusa2 с образцами почвы астероидов приблизился к дому

Hayabusa2 с образцами почвы астероидов приблизился к дому

Японский космический корабль приближается к Земле после встречи с далеким астероидом, неся образцы почвы и данные, которые могут дать ключ к разгадке происхождения Солнечной системы.

Космический корабль Hayabusa2 покинул астероид Рюгу, примерно в 300 миллионах километров от Земли, год назад и, как ожидается, достигнет Земли и сбросит капсулу с драгоценными образцами в Южной Австралии 6 декабря. Ученые Японского агентства аэрокосмических исследований считают, что образцы, особенно взятые из-под поверхности астероида, содержат ценные данные, на которые не влияет космическое изл...
27.11.20 20:29
0
0
За 102 миллиона долларов ЕКА вернет домой космический мусор

За 102 миллиона долларов ЕКА вернет домой космический мусор

Европейское космическое агентство сообщило, что подписывает контракт на 86 миллионов евро (102 миллиона долларов) со швейцарской начинающей компанией, чтобы доставить на Землю большой кусок орбитального мусора.

В четверг агентство заявило, что сделка с ClearSpace SA приведет к «первой миссии по активному удалению мусора» в 2025 году, в которой изготовленный на заказ космический корабль захватит и собьет часть ракеты, когда-то использовавшейся для доставки спутника на орбиту. Удаляемый с орбиты объект представляет собой так называемый адаптер полезной нагрузки Vespa, который использовался для удержания, ...
26.11.20 19:33
0
2
Астроном-любитель обнаружил возможный источник сигнала "Wow!"

Астроном-любитель обнаружил возможный источник сигнала "Wow!"

Астроном-любитель и ютубер Альберто Кабальеро, один из основателей канала Exoplanets Channel, нашел небольшое количество доказательств источника пресловутого сигнала "Wow!".

В своей статье, загруженной на сервер препринтов arXiv, Кабальеро описывает поиск в базе данных Gaia возможных звезд, подобных Солнцу, на которых могла бы находиться экзопланета, способная поддерживать разумную жизнь. Еще в 1977 году астрономы, работавшие с радиотелескопом Big Ear Radio, находившимся в то время в Делавэре, штат Огайо, записали уникальный сигнал откуда-то из космоса. Это было наст...
24.11.20 18:46
0
15
Воздушное такси CityHawk переходит на питание водородом

Воздушное такси CityHawk переходит на питание водородом

Израильский разработчик воздушного такси СВВП Urban Aeronautics объявил о партнерстве с HyPoint для разработки водородных топливных ячеек, без вредных выбросов, для своего замечательного CityHawk, основанного на военном дизайне Cormorant.

Конструкция топливного элемента HyPoint «с турбонаддувом» радикально увеличит мощность и срок службы традиционных конструкций, что делает его идеальным легким компонентом трансмиссии для использования в авиации. Водород становится одной из самых захватывающих технологий на развивающемся рынке электрической авиации, с исключительной плотностью энергии по сравнению с литиевыми батареями, а также све...
14.06.20 19:11
0
12
Гибридный самолет Cassio 1 успешно прошел испытания

Гибридный самолет Cassio 1 успешно прошел испытания

Как и в случае с электромобилями, мощность аккумуляторов все еще остается проблемой для электрических самолетов. Гибридные системы с пропеллерным приводом пока что лучший вариант и недавно новая система прошла испытание полетом.

Французский стартап VoltAero провел тестовое испытание самолета Cassio 1 на аэродроме Руаян-Меди во Франции. На крыльях были установлены два пропеллера (по одному на крыло), каждый из которых приводился в движение отдельным 60-киловаттным электродвигателем ENGINeUS 45 производства Safran Electrical & Power. Третий толкающий винт в задней части самолета приводился в действие обычным двигателем...
14.03.20 20:47
0
7
В НАСА доставлен первый полностью электрический экспериментальный самолет

В НАСА доставлен первый полностью электрический экспериментальный самолет

Прежде чем станут модными летающие автомобили, агентство хочет установить некоторые правила.

Первый полностью электрический экспериментальный самолет НАСА, X-57 Mod II, был доставлен агентству его основным подрядчиком Empirical Systems Aerospace. НАСА назвало доставку «важной вехой», которая позволит инженерам начать испытание самолета на земле, что станет первым шагом в долгом пути, который должен закончиться полетом. X-57 Maxwell – это модифицированный итальянский Tecnam P2006T, и он о...
05.10.19 19:44
0
13
Фрэнки Запата успешно пересек Ла-Манш на флайборде

Фрэнки Запата успешно пересек Ла-Манш на флайборде

После неудачной первой попытки, француз Фрэнки Запата успешно пересек Ла-Манш на своем Flyboard Air.

На преодоление пролива Ла-Манш, шириной 35,4 км (22 мили), у 40-летнего Запаты ушло около 22 минут, при этом скорость полета превышала 160 км/час (100 миль в час). Флайборд летает на небольших реактивных двигателях, которые заправляются керосином. Баллон с керосином находится в рюкзаке на спине пилота. Запате снова пришлось остановиться на полпути во время полета для быстрой дозаправки, поменяв о...
05.08.19 22:40
0