Как ще изглеждат пътническите самолети на бъдещето

Ако пътуващите във времето от 1968 г. се озоваха на летището днес, те биха видели много промени, които биха ги изненадали. Но самолетите биха изглеждали учудващо познати. Въпреки значителните подобрения в материалите, двигателите и авиониката, които направиха 2017 г най-безопасната година в историята на авиацията, търговските самолети остават структурно подобни на тези от 1960-те години. Всъщност Boeing 737, един от най-продаваните самолети в историята в многото си версии, за първи път се издигна във въздуха през 1967 г.

Това е така, защото търговската авиация дава приоритет на безопасността, предпочитайки доказани решения, и защото други разработки – например в материалите и двигателите – означават, че традиционният дизайн е все още актуален. Въпреки това, докато индустрията отчаяно търси начини за намаляване на въглеродните емисии, тя е изправена пред малко по-сериозно предизвикателство от другите индустрии, точно защото нейните основни технологии са толкова трудни за изоставяне. Може би е време да опитате нещо ново. И така, как може да изглежда пътуването със самолет след 50 години?

Прочетете също: Оръжия на украинската победа: хеликоптери Westland Sea King

Бъдещето на пътническите самолети

През годините имаше няколко опита да се промени парадигмата на дизайна на самолетите. 1970-те години на миналия век обещават бъдеще на свръхзвуково пътуване, което никога не е станало реалност, с изключение на ограничените полети на Конкорд. Идеята за самолет със "смесено крило", подобен на стелт бомбардировача Northrop B-2, е рекламирана понякога, но досега без особен успех.

Комбинация от технически и финансови причини принуди авиационната индустрия да изостави тези доста странни предложения и да се съсредоточи върху по-каноничните дизайни, които са норма днес. Ще продължат ли следващите 50 години бавният, стабилен път от последния половин век? Ще видим ли отново бързия технологичен пробив, който характеризира авиацията между края на Първата световна война и кацането на Луната Аполон? Не се заблуждавайте от очевидната липса на грандиозни пробиви. Някои големи промени са точно зад ъгъла.

Прочетете също: Оръжия на украинската победа: крилати ракети Storm Shadow / SCALP-EG

Електрически самолети

По-голямата част от полетите на къси разстояния вероятно ще станат електрически през следващите няколко десетилетия и това ще промени начина, по който мислим за въздушния транспорт. По-малките електрически двигатели биха позволили разпределена тяга, подобна на тази, използвана в прототипа X-57 на НАСА. По-ниските нива на шум и по-ниските оперативни разходи ще позволят на самолетите с електрическо задвижване да летят много по-близо до местата, където хората живеят и работят.

Всъщност няколко най-съвременни проекта за електрически самолети имат за цел не само да заменят наземния транспорт между градовете, както планират да направят концепциите Zunum и Eviation с капацитет от 9 до 12 пътници, но и вътре в тях. Летящите таксита ще станат реалност много скоро, но остава да видим дали футуристично изглеждащите концепции Vahana и CityAirbus наистина представляват бъдещето. Във всеки случай полетите от врата до врата не са изключителен прерогатив на електрическите самолети.

Въпреки че не е нова концепция, използването на роторкрафт, т.е. самолети, които могат да преминат от вертикално издигане към конфигурация с фиксирано крило, досега беше до голяма степен ограничено до американската армия.

Въпреки това италианският производител на хеликоптери Leonardo в момента подготвя граждански модел за търговско пускане AW609, който, ако успее, потенциално може да трансформира изпълнителната и регионалната авиация. AW609 съчетава елементите на дизайна както на самолети, така и на хеликоптери.

Много компании разработват електрически системи за задвижване на въздушни таксита, самолети и електрически превозни средства с вертикално излитане и кацане (eVTOL), много от които са автономни. Например, производителят на електрически двигатели MagniX работи с доставчика на батерии H55, за да преобразува базирания във Ванкувър оператор на хидроплани Harbour Air в изцяло електрически флот. А израелската компания Eviation разработи Alice, първият в света изцяло електрически самолет с батерии, подобни на клетъчни телефони, и обхват на полета от ~800 км.

Хибридната енергия е друг начин. През 2020 г. хибридно-електрическият Eel на американския стартъп Ampaire завърши 550-километров тестов полет с електрически мотор в носа и конвенционален двигател с вътрешно горене в задната част. И тогава има водород, който има голям потенциал, ако може да бъде произведен от нисковъглеродни източници, а не от изкопаеми горива. Airbus инвестира сериозно в технологията, необходима за захранване на самолети с водород, произведен от възобновяеми енергийни източници, надявайки се един ден да го използва за захранване на гигантски джетове, които пътуват на дълги разстояния без емисии на CO2. Boeing също тества свой собствен самолет, задвижван с водород.

Прочетете също: Saab JAS 39 Gripen - като опция за ВВС на Украйна: разбираме какъв е самолетът

В преследване на скоростта

Има една област, в която търговската авиация изглежда е тръгнала назад, а не напред. Преди беше възможно да се лети свръхзвуково през Атлантическия океан, но днес дори тези с най-дълбоките джобове са принудени да се задоволят с дозвукови скорости. Някои стартиращи фирми работят, за да поправят това.

Boom Supersonic, стартираща компания, чиито инвеститори включват инкубатора от Силициевата долина Y Combinator и Japan Airlines, разработва търговски самолет, който се очаква да лети с Mach 2,2 и да струва по-малко от Concorde.

Aerion AS2 е друг проект за граждански свръхзвукови самолети, насочен към пазара на изпълнителни услуги. Въпреки че все още е в етап на разработка, той вече може да се похвали с поръчка на стойност 2,4 милиарда долара от оператора на частични реактивни самолети Flexjet за 20 от неговите самолети AS2 с скорост 1,5 Маха. Но дори тези скорости бледнеят до хиперзвуковите скорости, прогнозирани от някои амбициозни изследователски програми.

Spaceliner, проект, ръководен от DLR, Германския институт за аерокосмически изследвания, ще пътува до границата на космоса, за да лети 25 пъти по-бързо от скоростта на звука. По този начин би било възможно да се лети от, да речем, Лондон до Австралия за около 90 минути.

„Много често в космическата индустрия предизвикателството не е технологично, а финансово или оперативно“, казва Ролф Хенке, член на изпълнителния съвет за аерокосмически изследвания в DLR, Германския институт за аерокосмически изследвания. „За смесени крила вече се говори през 1920-те години на миналия век, а за хиперзвукови полети се говори от 1930-те години на миналия век, но имате нужда от някой, който е готов да поеме риска и да инвестира огромни суми пари.“

Колко реална е революцията на хиперзвуковите самолети? Ще стигнем ли до точката, в която най-новите технологии ще съществуват съвместно?

Прочетете също: 6 междуконтинентални балистични ракети (ICBM), които могат да сложат край на света

Концепцията за "смесено крило"

Едно от предложенията на инженерите е "blended wing body", за което вече споменах няколко пъти. Тази напълно нова форма на самолета е подобна на дизайна на "летящо крило", използван във военни самолети, като емблематичния Бомбардировач Б-2, но смесеното крило е с по-голям обем в средната част. Както Boeing, така и Airbus работят върху идеята, както и третият играч, базираната в Калифорния JetZero, която си е поставила амбициозна цел да пусне в експлоатация самолет със смесено крило още през 2030 г.

„Ние сме много сериозни по отношение на пътя към нулеви емисии в големите самолети, а конструкцията със смесено крило може да осигури 50% по-малко изгаряне на гориво и емисии“, каза Том О'Лиъри, съосновател и главен изпълнителен директор на JetZero. „Това е огромен скок напред от това, с което индустрията е свикнала.“

Като вид хибрид между летящо крило и традиционна „тръба и крило“, смесеното крило позволява на целия самолет да генерира повдигане, като същевременно минимизира съпротивлението. НАСА заявява, че тази форма "спомага за увеличаване на икономията на гориво и създава по-голяма площ за полезен товар (товар или пътник) в централната част на корпуса на самолета". Агенцията го тества на един от своите експериментални самолети, X-48. По време на около 120 тестови полета между 2007 и 2012 г. два безпилотни X-48 с дистанционно управление демонстрираха жизнеспособността на концепцията.

Според О'Лиъри има един основен технически проблем, който спира производителите. „Това е налягането в нецилиндричния фюзелаж“, казва той, посочвайки факта, че самолет с форма на тръба е по-способен да се справи с постоянните цикли на разширяване и свиване, които се случват по време на всеки полет. „Ако мислите за „тръбата и крилото“, тогава тя разделя натоварването – тръбата поема натоварването от натиск, а крилата понасят натоварването от огъване. Но смесеното крило по същество ги обединява. Едва сега можем да направим това с композитни материали, които са едновременно леки и здрави." Тази радикално нова форма ще доведе до интериор на самолета, който изглежда и се усеща напълно различно от този на днешните широкофюзелажни самолети. JetZero се надява да пусне своите самолети в експлоатация до 2030 г.

Прочетете също: ТОП-5 най-модерни атомни подводници

Свръхзвукови полети

Близо половин дузина компании се борят да бъдат първите, които предлагат свръхзвукови пътувания на обществеността, интересен интерес във време, когато голяма част от инвестициите и иновациите в транспорта са фокусирани върху разработването на по-чисти, по-щадящи климата опции, които използват по-малко гориво или алтернативни технологии за задвижване, като батерии или водород.

Базираната в Денвър Boom Supersonic планира да дебютира своя свръхзвуков пътнически самолет, наречен Overture през 2029 г. Очаква се самолетът да побере между 64 и 80 пътници, според Блейк Шол, главен изпълнителен директор на компанията. Той ще се движи със скорост от 1,7 Маха, което е 1,7 пъти скоростта на звука – повече от два пъти по-бързо от конвенционален пътнически самолет.

Индустриалните анализатори казват, че рисковият капитал и идеята, че търговските свръхзвукови самолети звучат като добра идея, до голяма степен са допринесли за съживяването на проекта.

Компаниите казват, че новото им поколение свръхзвукови самолети ще имат по-малък въглероден отпечатък, до голяма степен защото ще бъдат задвижвани с екологично реактивно гориво. Това гориво се произвежда от селскостопански продукти, включително соя и животински мазнини. Но критиците казват, че обещанието пренебрегва някои важни реалности. Например, няма достатъчно екологично авиационно гориво за самолетите, които съществуват днес. А това, което съществува, е по-скъпо – според някои оценки два до четири пъти по-скъпо от изкопаемите горива.

И каквото и да е горивото, реалността е, че свръхзвуковите самолети винаги ще използват повече от него. До 2022 г. свръхзвуковите самолети биха могли да използват седем до девет пъти повече гориво от конвенционалните търговски самолети, като същевременно превозват по-малко пътници, според проучване на Международния съвет за чист транспорт. Но НАСА казва, че свръхзвуковите пътувания, поне първоначално, ще представляват много малка част от общите емисии на CO2 и много малка част от търговската авиация. Въпреки това, тъй като авиокомпаниите обещават да достигнат нулеви въглеродни емисии до 2050 г., някои казват, че е трудно да се види как свръхзвуковите самолети се вписват в тази рамка.

Анализаторите обаче имат своите съмнения, като се има предвид колко трудно е за търговските авиокомпании да останат на повърхността. Свръхзвуковите самолети ще превозват по-малко пътници и ще използват повече гориво. Ако това гориво е екологично реактивно гориво, тогава разходите се увеличават още повече.

Базираната в Атланта Hermeus е само една от компаниите, които проучват възможността за изграждане на още по-бърз хиперзвуков търговски пътнически самолет. Докато свръхзвуковите самолети пътуват по-бързо от скоростта на звука, хиперзвуковите самолети пътуват с пет или повече пъти по-висока скорост.

Самолетът Halcyon на компанията ще се движи със скорост 5 Маха – или пет пъти скоростта на звука. Но компанията е отворена за технологичните предизвикателства, пред които е изправена при разработването на толкова бърз самолет. Днес, според неговия говорител, шансовете за издигане на Halcyon във въздуха са по-малко от 50%, но те очакват тези шансове да се подобрят с времето.

Но дори и тогава Hermeus – и всички стартиращи компании – ще трябва да убедят обществеността да повярва в техния проект и да се справят с нарастващите опасения относно въздействието на въздушния транспорт върху околната среда. Това може да се окаже трудна задача.

Оптимизмът и вълнението заобикалят възраждането на свръхзвуковите пътувания, а технологията продължава да напредва. Свръхзвуковият полет отваря безкрайни възможности за научни изследвания и иновации, поставяйки началото на нова ера на въздушния транспорт.

Visnovki

Така че, докато може да се наложи да изчакаме още малко, за да летим с утрешните футуристични самолети, все още можем да се съсредоточим върху материалите и процесите, които позволяват днешните декарбонизирани самолети. Затегнете предпазните колани, пътуването току-що започна.

Прочетете също:

• Бойци от 5-то и 6-то поколение: каква е разликата и къде е границата?
• Какво трябва да знаете, преди да стартирате уебсайт