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
Историческое рандеву: Crew Dragon пристыковался к МКС

Историческое рандеву: Crew Dragon пристыковался к МКС

Первый пилотируемый космический корабль SpaceX Crew Dragon, в котором находились астронавты, пристыковался к Международной космической станции в воскресенье (31 мая), завершив историческое 19-часовое путешествие команды НАСА.

Прибытие знаменательно тем, что это первая стыковка космического корабля США на станции с момента ухода Space Shuttle НАСА в 2011 году. Это также первая стыковка коммерческого космического корабля, перевозящего людей, в данном случае астронавтов Боба Бенкена и Дуга Херли. «Для меня большая честь быть малой частью этой девятилетней работы с момента последней стыковки космического корабля США с Меж...
31.05.20 18:29
0
0
SpaceX отправили астронавтов к МКС!

SpaceX отправили астронавтов к МКС!

Ракета, построенная компанией SpaceX , взлетела с Земли вместе с двумя американцами в субботу, открыв новую эру коммерческих космических путешествий и вернули НАСА возможность запуска астронавтов с территории США впервые за почти десятилетие.

Даг Херли и Боб Бенкен из НАСА взлетели на борту гладкой бело-черной капсулы в форме пули Crew Dragon на вершине ракеты Falcon 9, которая взлетела с той же стартовой площадки, на которой астронавты Аполлона отправлялись на Луну 50 лет назад. Полет был отложен на 3 дня из-за штормовой погоды во Флориде. Согласно плану, астронавты прибудут на Международную космическую станцию в воскресенье на срок...
30.05.20 23:56
0
1
Прототип Starship SN4 взорвался во время испытания двигателя

Прототип Starship SN4 взорвался во время испытания двигателя

Последний прототип космического корабля SpaceX взорвался во время испытания двигателя в пятницу (29 мая) на полигоне Бока-Чика в Техасе.

Прототип Starship SN4 взорвался около 21:49 по мск на испытательном полигоне SpaceX около Бока-Чика, штат Техас. Взрыв произошел примерно через минуту после коротких испытаний ракетного двигателя Raptor, но неясно, что вызвало возгорание. Вчера SpaceX успешно провела тестирование корабля Starship SN4 в рамках подготовки к предстоящему тестовому запуску, в котором она поднялась бы примерно на 150 ...
30.05.20 11:34
0
1
Solar Orbiter пройдет сквозь хвосты кометы ATLAS

Solar Orbiter пройдет сквозь хвосты кометы ATLAS

В течение следующих нескольких дней Solar Orbiter пересечет то, что осталось от хвостов кометы ATLAS.

Космический аппарат не планировал собирать научные данные, но эксперты миссии решили включить четыре наиболее важных прибора во время уникального столкновения. Solar Orbiter был запущен 10 февраля 2020 года. С тех пор, кроме краткого перерыва из-за пандемии коронавируса, ученые и инженеры проводят серии тестов и настроек, чтобы ввести аппарат в эксплуатацию 15 июня, благодаря чему Solar Orbiter с...
29.05.20 23:10
0
8
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
3
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
12
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
3
Airbus представила дизайн самолета Bird of Prey

Airbus представила дизайн самолета Bird of Prey

Стремясь зажечь воображение нового поколения авиационных инженеров, Airbus представила свой новый дизайн концептуального самолета Bird of Prey.

Представленный на авиасалоне Royal International Air Tattoo в RAF Fairford, Великобритания, проект гибридного электрического турбовинтового транспортного самолета, имеющего анатомические особенности орлов или соколов. Существует досадная проблема в разработке: если устройство достаточно долго продвигается по одной линии разработки, каждая машина определенного класса начинает выглядеть как все ост...
23.07.19 17:13
0