Πώς θα είναι τα επιβατικά αεροπλάνα του μέλλοντος

Αν οι ταξιδιώτες του χρόνου από το 1968 βρίσκονταν σήμερα στο αεροδρόμιο, θα έβλεπαν πολλές αλλαγές που θα τους ξάφνιαζαν. Αλλά τα αεροπλάνα θα έμοιαζαν εκπληκτικά οικεία. Παρά τις σημαντικές βελτιώσεις σε υλικά, κινητήρες και ηλεκτρονικά συστήματα που έκαναν το 2017 η ασφαλέστερη χρονιά στην ιστορία της αεροπορίας, τα εμπορικά αεροσκάφη παραμένουν δομικά παρόμοια με εκείνα της δεκαετίας του 1960. Στην πραγματικότητα, το Boeing 737, ένα από τα αεροσκάφη με τις περισσότερες πωλήσεις στην ιστορία στις πολλές εκδόσεις του, βγήκε στον αέρα για πρώτη φορά το 1967.

Αυτό συμβαίνει επειδή η εμπορική αεροπορία δίνει προτεραιότητα στην ασφάλεια, ευνοώντας τις δοκιμασμένες λύσεις, και επειδή άλλες εξελίξεις –για παράδειγμα σε υλικά και κινητήρες– σημαίνουν ότι ο παραδοσιακός σχεδιασμός εξακολουθεί να είναι σχετικός. Ωστόσο, καθώς η βιομηχανία αναζητά απεγνωσμένα τρόπους μείωσης των εκπομπών άνθρακα, αντιμετωπίζει μια ελαφρώς πιο σοβαρή πρόκληση από άλλες βιομηχανίες, ακριβώς επειδή οι βασικές τεχνολογίες της είναι τόσο δύσκολο να εγκαταλειφθούν. Ίσως ήρθε η ώρα να δοκιμάσετε κάτι νέο. Πώς θα είναι λοιπόν τα αεροπορικά ταξίδια σε 50 χρόνια;

Διαβάστε επίσης: Όπλα της ουκρανικής νίκης: ελικόπτερα Westland Sea King

Το μέλλον των επιβατικών αεροπλάνων

Με την πάροδο των ετών, υπήρξαν αρκετές προσπάθειες να αλλάξει το παράδειγμα του σχεδιασμού των αεροσκαφών. Η δεκαετία του 1970 υποσχόταν ένα μέλλον υπερηχητικών ταξιδιών που δεν υλοποιήθηκαν ποτέ, εκτός από τις περιορισμένες πτήσεις Concorde. Η ιδέα ενός αεροσκάφους «μεικτών πτερυγίων», παρόμοιου με το βομβαρδιστικό stealth Northrop B-2, έχει διαφημιστεί κατά καιρούς, αλλά μέχρι στιγμής χωρίς μεγάλη επιτυχία.

Ένας συνδυασμός τεχνικών και οικονομικών λόγων ανάγκασε τη βιομηχανία αεροσκαφών να εγκαταλείψει αυτές τις μάλλον περίεργες προτάσεις και να επικεντρωθεί στα πιο κανονικά σχέδια που είναι ο κανόνας σήμερα. Θα συνεχίσουν τα επόμενα 50 χρόνια την αργή, σταθερή πορεία του περασμένου μισού αιώνα; Θα δούμε ξανά την ταχεία τεχνολογική ανακάλυψη που χαρακτήρισε την αεροπορία μεταξύ του τέλους του Πρώτου Παγκοσμίου Πολέμου και της προσγείωσης στο φεγγάρι Απόλλων? Μην ξεγελιέστε από την προφανή έλλειψη θεαματικών ανακαλύψεων. Μερικές μεγάλες αλλαγές είναι προ των πυλών.

Διαβάστε επίσης: Όπλα της νίκης της Ουκρανίας: Πύραυλοι κρουζ Storm Shadow / SCALP-EG

Ηλεκτρικά αεροπλάνα

Η πλειονότητα των πτήσεων μικρών αποστάσεων είναι πιθανό να γίνουν ηλεκτρικές μέσα στις επόμενες δεκαετίες και αυτό θα αλλάξει τον τρόπο που σκεφτόμαστε τα αεροπορικά ταξίδια. Οι μικρότεροι ηλεκτρικοί κινητήρες θα επέτρεπαν την κατανεμημένη ώθηση παρόμοια με αυτή που χρησιμοποιείται στο πρωτότυπο X-57 της NASA. Τα χαμηλότερα επίπεδα θορύβου και το χαμηλότερο λειτουργικό κόστος θα επιτρέψουν στα ηλεκτροκίνητα αεροσκάφη να πετούν πολύ πιο κοντά σε μέρη όπου ζουν και εργάζονται άνθρωποι.

Στην πραγματικότητα, πολλά έργα τελευταίας τεχνολογίας ηλεκτρικών αεροσκαφών στοχεύουν όχι μόνο να αντικαταστήσουν τις επίγειες μεταφορές μεταξύ των πόλεων, όπως σχεδιάζουν να κάνουν οι ιδέες Zunum και Eviation με 9 έως 12 επιβάτες, αλλά και εντός αυτών. Τα ιπτάμενα ταξί θα γίνουν πραγματικότητα πολύ σύντομα, αλλά μένει να δούμε αν οι φουτουριστικές ιδέες Vahana και CityAirbus αντιπροσωπεύουν πραγματικά το μέλλον. Σε κάθε περίπτωση, οι πτήσεις από πόρτα σε πόρτα δεν είναι αποκλειστικό προνόμιο των ηλεκτρικών αεροπλάνων.

Αν και δεν είναι νέα ιδέα, η χρήση στροφείου, δηλαδή αεροσκάφους που μπορούν να μεταβούν από μια κατακόρυφη ανύψωση σε μια διαμόρφωση σταθερής πτέρυγας, μέχρι τώρα περιοριζόταν σε μεγάλο βαθμό στον στρατό των ΗΠΑ.

Ωστόσο, η ιταλική εταιρεία κατασκευής ελικοπτέρων Leonardo προετοιμάζει επί του παρόντος ένα πολιτικό μοντέλο για εμπορική εκτόξευση AW609, το οποίο, εάν πετύχει, θα μπορούσε ενδεχομένως να μεταμορφώσει την εκτελεστική και περιφερειακή αεροπορία. Το AW609 συνδυάζει τα σχεδιαστικά στοιχεία τόσο των αεροπλάνων όσο και των ελικοπτέρων.

Πολλές εταιρείες αναπτύσσουν συστήματα ηλεκτρικής πρόωσης για εναέρια ταξί, αεροπλάνα προαστιακού και ηλεκτρικά οχήματα κάθετης απογείωσης και προσγείωσης (eVTOL), πολλά από τα οποία είναι αυτόνομα. Για παράδειγμα, ο κατασκευαστής ηλεκτρικών κινητήρων MagniX συνεργάζεται με τον προμηθευτή μπαταριών H55 για να μετατρέψει το αεροσκάφος του χειριστή υδροπλάνων Harbour Air με έδρα το Βανκούβερ σε έναν πλήρως ηλεκτρικό στόλο. Και η ισραηλινή εταιρεία Eviation ανέπτυξε το Alice, το πρώτο αμιγώς ηλεκτρικό αεροπλάνο μετακίνησης στον κόσμο με τεχνολογία μπαταριών που μοιάζει με κινητό τηλέφωνο και εμβέλεια πτήσης ~800 km.

Η υβριδική ενέργεια είναι ένας άλλος τρόπος. Το 2020, το υβριδικό-ηλεκτρικό Eel της αμερικανικής startup Ampaire ολοκλήρωσε μια δοκιμαστική πτήση 550 km με έναν ηλεκτρικό κινητήρα στη μύτη και έναν συμβατικό κινητήρα εσωτερικής καύσης στο πίσω μέρος. Και μετά υπάρχει το υδρογόνο, το οποίο έχει μεγάλες δυνατότητες εάν μπορεί να παραχθεί από πηγές χαμηλών εκπομπών άνθρακα και όχι από ορυκτά καύσιμα. Η Airbus επενδύει πολλά στην τεχνολογία που απαιτείται για την τροφοδοσία αεροσκαφών με υδρογόνο που παράγεται από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, ελπίζοντας να το χρησιμοποιήσει μια μέρα για να τροφοδοτήσει γιγάντια αεροσκάφη που ταξιδεύουν μεγάλες αποστάσεις χωρίς εκπομπές CO2. Η Boeing δοκιμάζει επίσης το δικό της αεροσκάφος που κινείται με υδρογόνο.

Διαβάστε επίσης: Saab JAS 39 Gripen - ως επιλογή για την Πολεμική Αεροπορία της Ουκρανίας: ανακαλύπτουμε τι είδους αεροσκάφος είναι

Στο κυνήγι της ταχύτητας

Υπάρχει ένας τομέας όπου η εμπορική αεροπορία φαίνεται να έχει πάει πίσω, όχι μπροστά. Κάποτε ήταν δυνατό να πετάξουμε υπερηχητικά πέρα ​​από τον Ατλαντικό, αλλά σήμερα ακόμη και εκείνοι με τις βαθύτερες τσέπες αναγκάζονται να συμβιβαστούν με υποηχητικές ταχύτητες. Ορισμένες startup εργάζονται για να το διορθώσουν.

Η Boom Supersonic, μια startup της οποίας οι επενδυτές περιλαμβάνουν τη θερμοκοιτίδα Silicon Valley Y Combinator και την Japan Airlines, αναπτύσσει ένα εμπορικό τζετ που αναμένεται να πετά με ταχύτητα 2,2 Mach και να κοστίζει λιγότερο από το Concorde.

Το Aerion AS2 είναι ένα άλλο έργο υπερηχητικού αεροσκάφους πολιτικής αεροπορίας που στοχεύει στην αγορά υπηρεσιών στελεχών. Αν και βρίσκεται ακόμη στο στάδιο ανάπτυξης, μπορεί ήδη να υπερηφανεύεται για μια παραγγελία 2,4 δισεκατομμυρίων δολαρίων από την εταιρεία fractional jet Flexjet για 20 από τα αεροσκάφη AS2 1,5 Mach. Αλλά ακόμη και αυτές οι ταχύτητες ωχριούν δίπλα στις υπερηχητικές ταχύτητες που προβλέπονται από ορισμένα φιλόδοξα ερευνητικά προγράμματα.

Το Spaceliner, ένα έργο με επικεφαλής το DLR, το Γερμανικό Ινστιτούτο Αεροδιαστημικής Έρευνας, θα ταξιδέψει στην άκρη του διαστήματος για να πετάξει 25 φορές πιο γρήγορα από την ταχύτητα του ήχου. Με αυτόν τον τρόπο, θα ήταν δυνατή η πτήση από, ας πούμε, το Λονδίνο στην Αυστραλία σε περίπου 90 λεπτά.

«Πολύ συχνά στην αεροδιαστημική βιομηχανία, η πρόκληση δεν είναι τεχνολογική, αλλά οικονομική ή επιχειρησιακή», λέει ο Rolf Henke, μέλος του εκτελεστικού συμβουλίου για την αεροδιαστημική έρευνα στο DLR, το Γερμανικό Ινστιτούτο Αεροδιαστημικής Έρευνας. «Τα μικτά φτερά έχουν ήδη συζητηθεί τη δεκαετία του 1920 και οι υπερηχητικές πτήσεις έχουν συζητηθεί από τη δεκαετία του 1930, αλλά χρειάζεστε κάποιον που είναι πρόθυμος να αναλάβει το ρίσκο και να επενδύσει τεράστια ποσά».

Πόσο αληθινή είναι η επανάσταση των υπερηχητικών αεροσκαφών; Θα φτάσουμε στο σημείο να συνυπάρχουν οι τελευταίες τεχνολογίες;

Διαβάστε επίσης: 6 διηπειρωτικοί βαλλιστικοί πύραυλοι (ICBM) που μπορούν να βάλουν τέλος στον κόσμο

Η έννοια της "μικτής πτέρυγας"

Μία από τις προτάσεις των μηχανικών είναι το «blended wing body», το οποίο έχω ήδη αναφέρει αρκετές φορές. Αυτό το εντελώς νέο σχήμα αεροσκάφους είναι παρόμοιο με το σχέδιο "ιπτάμενου πτερυγίου" που χρησιμοποιείται σε στρατιωτικά αεροσκάφη όπως το εμβληματικό Β-2 βομβαρδιστικό, αλλά το μικτό φτερό έχει μεγαλύτερο όγκο στο μεσαίο τμήμα. Τόσο η Boeing όσο και η Airbus εργάζονται πάνω στην ιδέα, όπως και ένας τρίτος παίκτης, η JetZero με έδρα την Καλιφόρνια, η οποία έχει θέσει έναν φιλόδοξο στόχο να θέσει σε λειτουργία ένα αεροσκάφος μικτών πτερύγων ήδη από το 2030.

«Είμαστε πολύ σοβαροί σχετικά με την πορεία προς τις μηδενικές εκπομπές στα μεγάλα αεροσκάφη και ένα πλαίσιο αεροσκάφους με μικτά φτερά μπορεί να προσφέρει 50% λιγότερη καύση καυσίμου και εκπομπές», δήλωσε ο Tom O'Leary, συνιδρυτής και Διευθύνων Σύμβουλος της JetZero. "Είναι ένα τεράστιο άλμα προς τα εμπρός από αυτό που έχει συνηθίσει η βιομηχανία."

Όντας ένα είδος υβριδίου μεταξύ ενός ιπτάμενου πτερυγίου και ενός παραδοσιακού "σωλήνα και πτέρυγα", ένα υβριδικό φτερό επιτρέπει σε ολόκληρο το αεροσκάφος να παράγει ανύψωση ενώ ελαχιστοποιεί την οπισθέλκουσα. Η NASA δηλώνει ότι αυτό το σχήμα «βοηθά στην αύξηση της οικονομίας καυσίμου και δημιουργεί μια μεγαλύτερη περιοχή ωφέλιμου φορτίου (φορτίο ή επιβάτη) στο κεντρικό τμήμα του αμαξώματος του αεροσκάφους». Το πρακτορείο το δοκίμασε σε ένα από τα πειραματικά του αεροσκάφη, X-48. Κατά τη διάρκεια περίπου 120 δοκιμαστικών πτήσεων μεταξύ 2007 και 2012, δύο μη επανδρωμένα τηλεκατευθυνόμενα αεροσκάφη X-48 απέδειξαν τη βιωσιμότητα της ιδέας.

Σύμφωνα με τον O'Leary, υπάρχει ένα σημαντικό τεχνικό πρόβλημα που κρατά πίσω τους κατασκευαστές. «Είναι η πίεση στη μη κυλινδρική άτρακτο», λέει, επισημαίνοντας το γεγονός ότι ένα αεροσκάφος σε σχήμα σωλήνα είναι καλύτερα ικανό να χειριστεί τους σταθερούς κύκλους διαστολής και συστολής που συμβαίνουν κατά τη διάρκεια κάθε πτήσης. «Αν σκεφτείτε τον «σωλήνα και το φτερό», τότε διαιρεί το φορτίο - ο σωλήνας αντέχει το φορτίο από την πίεση και τα φτερά αντέχουν το φορτίο από την κάμψη. Αλλά το blended wing ουσιαστικά τους φέρνει κοντά. Μόνο τώρα μπορούμε να το κάνουμε αυτό με σύνθετα υλικά που είναι και ελαφριά και ισχυρά». Αυτό το ριζικά νέο σχήμα θα έχει ως αποτέλεσμα ένα εσωτερικό αεροσκάφους που μοιάζει και αισθάνεται εντελώς διαφορετικό από αυτό των σημερινών αεροσκαφών ευρείας ατράκτου. Η JetZero ελπίζει να έχει το αεροσκάφος της σε υπηρεσία μέχρι το 2030.

Διαβάστε επίσης: TOP-5 τα πιο σύγχρονα πυρηνικά υποβρύχια

Υπερηχητικές πτήσεις

Σχεδόν μισή ντουζίνα εταιρείες συναγωνίζονται να είναι οι πρώτες που θα προσφέρουν υπερηχητικά ταξίδια στο κοινό, ένα ενδιαφέρον ενδιαφέρον σε μια εποχή που μεγάλο μέρος των επενδύσεων και της καινοτομίας στις μεταφορές επικεντρώνεται στην ανάπτυξη καθαρότερων, πιο φιλικών προς το κλίμα επιλογών που χρησιμοποιούν λιγότερα καύσιμα ή εναλλακτικές τεχνολογίες πρόωσης, όπως μπαταρίες ή υδρογόνο.

Η Boom Supersonic με έδρα το Ντένβερ σχεδιάζει να κάνει το ντεμπούτο της στο υπερηχητικό επιβατικό της τζετ που ονομάζεται Overture το 2029. Το αεροπλάνο αναμένεται να χωράει από 64 έως 80 επιβάτες, σύμφωνα με τον Blake Scholl, διευθύνοντα σύμβουλο της εταιρείας. Θα ταξιδεύει με ταχύτητα 1,7 Mach, η οποία είναι 1,7 φορές η ταχύτητα του ήχου – περισσότερο από δύο φορές ταχύτερη από ένα συμβατικό επιβατικό τζετ.

Αναλυτές του κλάδου λένε ότι το επιχειρηματικό κεφάλαιο και η ιδέα ότι τα εμπορικά υπερηχητικά αεροπλάνα ακούγονται σαν μια καλή ιδέα συνέβαλαν σε μεγάλο βαθμό στην αναβίωση του έργου.

Οι εταιρείες λένε ότι η νέα γενιά των υπερηχητικών αεροπλάνων τους θα έχει μικρότερο αποτύπωμα άνθρακα, κυρίως επειδή θα τροφοδοτούνται από φιλικά προς το περιβάλλον καύσιμα αεριωθουμένων. Αυτό το καύσιμο παρασκευάζεται από γεωργικά προϊόντα, όπως σόγια και ζωικά λίπη. Αλλά οι επικριτές λένε ότι η υπόσχεση αγνοεί ορισμένες σημαντικές πραγματικότητες. Για παράδειγμα, δεν υπάρχουν αρκετά φιλικά προς το περιβάλλον καύσιμα αεροσκαφών για τα αεροπλάνα που υπάρχουν σήμερα. Και αυτό που υπάρχει είναι πιο ακριβό – σύμφωνα με ορισμένους υπολογισμούς δύο έως τέσσερις φορές πιο ακριβό από τα ορυκτά καύσιμα.

Και όποιο κι αν είναι το καύσιμο, η πραγματικότητα είναι ότι τα υπερηχητικά αεροσκάφη θα χρησιμοποιούν πάντα περισσότερο από αυτό. Μέχρι το 2022, τα υπερηχητικά αεροσκάφη θα μπορούσαν να χρησιμοποιούν επτά έως εννέα φορές περισσότερα καύσιμα από τα συμβατικά εμπορικά αεροσκάφη μεταφέροντας λιγότερους επιβάτες, σύμφωνα με μελέτη του Διεθνούς Συμβουλίου για τις Καθαρές Μεταφορές. Αλλά η NASA λέει ότι τα υπερηχητικά ταξίδια, τουλάχιστον αρχικά, θα αντιπροσωπεύουν ένα πολύ μικρό κλάσμα των συνολικών εκπομπών CO2 και ένα πολύ μικρό κλάσμα της εμπορικής αεροπορίας. Ωστόσο, με τις αεροπορικές εταιρείες να δεσμεύονται να φτάσουν τις μηδενικές εκπομπές άνθρακα έως το 2050, ορισμένοι λένε ότι είναι δύσκολο να δούμε πώς τα υπερηχητικά αεροπλάνα ταιριάζουν σε αυτό το πλαίσιο.

Οι αναλυτές, ωστόσο, έχουν τις αμφιβολίες τους, δεδομένου του πόσο δύσκολο είναι για τις εμπορικές αεροπορικές εταιρείες να παραμείνουν στη ζωή. Τα υπερηχητικά αεροπλάνα θα μεταφέρουν λιγότερους επιβάτες και θα καταναλώνουν περισσότερα καύσιμα. Εάν αυτό το καύσιμο είναι φιλικό προς το περιβάλλον καύσιμο τζετ, τότε το κόστος αυξάνεται ακόμη περισσότερο.

Η Hermeus με έδρα την Ατλάντα είναι μόνο μία από τις εταιρείες που διερευνούν τη δυνατότητα κατασκευής ενός ακόμη ταχύτερου, υπερηχητικού εμπορικού επιβατικού αεροσκάφους. Ενώ τα υπερηχητικά αεροσκάφη ταξιδεύουν ταχύτερα από την ταχύτητα του ήχου, τα υπερηχητικά αεροσκάφη ταξιδεύουν με πέντε ή περισσότερες φορές αυτή την ταχύτητα.

Το τζετ Halcyon της εταιρείας θα ταξιδεύει με ταχύτητα 5 Mach – ή πέντε φορές την ταχύτητα του ήχου. Αλλά η εταιρεία είναι ανοιχτή σχετικά με τις τεχνολογικές προκλήσεις που αντιμετωπίζει στην ανάπτυξη ενός τόσο γρήγορου αεροσκάφους. Σήμερα, σύμφωνα με τον εκπρόσωπό του, οι πιθανότητες να μεταφερθεί το Halcyon στον αέρα είναι μικρότερες από 50%, αλλά αναμένουν ότι αυτές οι πιθανότητες θα βελτιωθούν με την πάροδο του χρόνου.

Αλλά ακόμη και τότε, η Hermeus – και όλες οι νεοφυείς επιχειρήσεις – θα πρέπει να πείσουν το κοινό να πιστέψει στο έργο τους και να αντιμετωπίσει τις αυξανόμενες ανησυχίες σχετικά με τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις των αεροπορικών ταξιδιών. Αυτό μπορεί να είναι ένα δύσκολο έργο.

Η αισιοδοξία και ο ενθουσιασμός περιβάλλουν την αναζωπύρωση των υπερηχητικών ταξιδιών και η τεχνολογία συνεχίζει να προοδεύει. Η υπερηχητική πτήση ανοίγει ατελείωτες ευκαιρίες για έρευνα και καινοτομία, εγκαινιάζοντας μια νέα εποχή αεροπορικών ταξιδιών.

συμπεράσματα

Έτσι, ενώ μπορεί να χρειαστεί να περιμένουμε λίγο ακόμη για να πετάξουμε τα αυριανά φουτουριστικά αεροπλάνα, μπορούμε ακόμα να επικεντρωθούμε στα υλικά και τις διαδικασίες που επιτρέπουν στα σημερινά αεροπλάνα που έχουν απελευθερωθεί από τον άνθρακα. Δέστε τις ζώνες σας, το ταξίδι μόλις ξεκίνησε.

Διαβάστε επίσης:

• Μαχητές 5ης και 6ης γενιάς: ποια είναι η διαφορά και πού είναι το όριο;
• Τι πρέπει να γνωρίζετε πριν ξεκινήσετε έναν ιστότοπο