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!
1
Нептун и кольца сияют на фотографиях от нового космического телескопа

Нептун и кольца сияют на фотографиях от нового космического телескопа

Наилучший вид Нептуна и его колец за последние несколько десятилетий.

В среду НАСА опубликовало новые снимки самой удаленной планеты Солнечной системы, сделанные космическим телескопом Джеймса Уэбба. На снимках, сделанных в июле, видны не только тонкие кольца Нептуна, но и слабые пылевые полосы, никогда ранее не наблюдаемые в инфракрасном диапазоне, а также 7 из 14 известных спутников. Уэбб уже показал Юпитер во всей красе в серии свежих фотографий, опубликованных ...
25.09.22 10:36
0
-1
Команда идентифицировала материалы родительского тела на астероиде Рюгу

Команда идентифицировала материалы родительского тела на астероиде Рюгу

Международная команда определила, что одна конкретная частица на астероиде Рюгу может пролить свет на неизмененные исходные материалы его родительского тела.

В декабре 2014 года Японское агентство аэрокосмических исследований запустило космический корабль Hayabusa2 к астероиду 162173 Рюгу. В декабре 2020 года капсула для возврата образцов благополучно приземлилась обратно на Землю с собранными нетронутыми кусочками астероида. Рюгу — это древний фрагмент более крупного астероида, сформировавшегося очень рано в истории Солнечной системы, вскоре после ро...
24.09.22 09:35
0
-1
Эластичные роботизированные генераторы открывают новые идеи захвата энергии

Эластичные роботизированные генераторы открывают новые идеи захвата энергии

Появляется новый класс упругих преобразователей энергии, способных улавливать энергию от различных движений. Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) настаивает на их развертывании, первом в серии странных, изогнутых волновых конструкций.

NREL заявляет, что конструкции DEEC-Tec (технологии распределенных встроенных преобразователей энергии) будут лежать в воде, позволяя волнам деформировать их во всех направлениях и получать электричество «почти от всех физических движений или динамических изменений формы». Вместо привода в действие турбины или объединения их для приведения в действие внешнего генератора, они будут построены с исп...
24.09.22 09:18
0
1
Астрономы обнаружили пузырь горячего газа возле сверхмассивной черной дыры Млечного Пути

Астрономы обнаружили пузырь горячего газа возле сверхмассивной черной дыры Млечного Пути

С помощью комплекса радиотелескопов ALMA астрономы обнаружили признаки «горячей точки», вращающейся вокруг Стрельца A* - черной дыры в центре нашей галактики. Открытие помогает астрономам лучше понять загадочную и динамичную среду сверхмассивной черной дыры.

«Мы думаем, что наблюдаем горячий газовый пузырь, кружащий вокруг Стрельца А* на орбите, по размеру схожей с орбитой Меркурия, но совершающей полный оборот примерно за 70 минут. Для этого требуется умопомрачительная скорость около 30% скорости света», — говорит Мацек Вильгус из Института радиоастрономии Макса Планка в Бонне, Германия, который руководил исследованием.Наблюдения были сделаны с помощ...
23.09.22 07:28
0
11
Air Nostrum запустит Airlander 10

Air Nostrum запустит Airlander 10

Британская компанией Hybrid Air Vehicles подтвердила, что ее дирижабль Airlander 10 будет летать как с дизельными, так и с электрическими двигателями. Производство планируется начать в этом году, так как было подписано соглашение с Air Nostrum Group на поставку небольшого парка 100-местных дирижаблей для полетов по испанским маршрутам.

Двухкорпусный наполненный гелием дирижабль рассчитан на общую полезную нагрузку 10 тонн, а в мобильной конфигурации кабина вместит 72 или 100 человек. Предсерийный прототип Airlander 10 в настоящее время летает с четырьмя двигателями внутреннего сгорания, работающими на реактивном топливе, но к 2025 году Hybrid Air Vehicles (HAV) планирует использовать гибридно-электрическую конфигурацию, которая...
19.06.22 20:40
0
3
Проект Elfly свяжет норвежские города электрическими гидросамолетами

Проект Elfly свяжет норвежские города электрическими гидросамолетами

В Норвегии много береговой линии и фьордов, и мало плоской открытой местности, на которой можно построить взлетно-посадочные полосы. Тут вступает в игру проект Elfly, разрабатывающий ближнемагистральный электрический гидросамолет, который может взлетать и приземляться в городских гаванях.

Основная идея заключается в том, что вместо хождения в аэропорты, расположенные в сельской местности, которые сложно построить, пассажиры будут путешествовать между морскими терминалами в центре города, где будет базироваться флот гидросамолетов Elfly Byfly. Самолет будет оснащен относительно тихоходными электродвигателями, поэтому шум двигателя не станет проблемой. Byfly с девятью пассажирами фа...
11.05.22 17:32
0
6
Joby возвращается к летным испытаниям

Joby возвращается к летным испытаниям

Компания Joby Aviation объявила о возвращении в воздух после того, как один из двух ее прототипов эСВВП с наклонным ротором разбился во время испытаний в феврале. Компания заявляет, что во время простоя она продолжала добиваться прогресса на нескольких фронтах сертификации FAA.

Joby добровольно приостановил испытательные полеты второго предсерийного прототипа после разрушения первого в результате крушения беспилотника, но внутренний совет компании по проверке безопасности дал зеленый свет на возобновление испытаний. Данные систем отслеживания полетов предполагают, что инцидент произошел во внешней зоне полета самолета, но компания не публикует никакой дополнительной инфо...
27.03.22 10:14
0
14
ВВС США поддерживают проект реактивного самолета-амфибии эСВВП Valkyrie

ВВС США поддерживают проект реактивного самолета-амфибии эСВВП Valkyrie

Компания Valkyrie Systems Aerospace получила исследовательский грант от ВВС США для дальнейшего развития замечательной концепции HoverJet Guardian, которая сочетает в себе электрический СВВП и крейсерский реактивный самолет с возможностями амфибий и судов на воздушной подушке.

В концептуальной задаче ВВС США AFWERX с высокоскоростным вертикальным взлетом и посадкой (HSVTOL) военные предоставляют слово целому ряду частных компаний в поисках идей, которые в конечном итоге приведут к созданию самолетов вертикального взлета и посадки (СВВП) следующего поколения, способных летать намного быстрее, чем нынешние машины СВВП, такие как V-22 Osprey. Концепция Valkyrie HoverJet G...
03.02.22 16:23
0