Kaip atrodys ateities keleiviniai lėktuvai

Jei keliautojai laiku nuo 1968-ųjų šiandien atsidurtų oro uoste, jie pamatytų daug pokyčių, kurie juos nustebintų. Tačiau lėktuvai atrodytų stebėtinai pažįstami. Nepaisant reikšmingų medžiagų, variklių ir aviacijos elektronikos patobulinimų, kurie 2017 m saugiausi metai aviacijos istorijoje, komercinių orlaivių struktūra išlieka panaši į septintojo dešimtmečio. Tiesą sakant, „Boeing 1960“, vienas perkamiausių lėktuvų istorijoje, daugelio versijų, pirmą kartą pakilo į orą 737 m.

Taip yra todėl, kad komercinė aviacija teikia pirmenybę saugai, pirmenybę teikiant patikrintiems sprendimams, o kiti pokyčiai, pavyzdžiui, medžiagų ir variklių srityje, reiškia, kad tradicinis dizainas vis dar aktualus. Tačiau pramonei desperatiškai ieškant būdų, kaip sumažinti anglies dvideginio išmetimą, ji susiduria su šiek tiek rimtesniu iššūkiu nei kitos pramonės šakos, nes jos pagrindinių technologijų taip sunku atsisakyti. Galbūt laikas išbandyti ką nors naujo. Taigi, kaip gali atrodyti kelionės lėktuvu po 50 metų?

Taip pat skaitykite: Ukrainos pergalės ginklai: sraigtasparniai Westland Sea King

Keleivinių lėktuvų ateitis

Per daugelį metų buvo keli bandymai pakeisti orlaivių projektavimo paradigmą. Aštuntasis dešimtmetis žadėjo viršgarsinių kelionių ateitį, kuri niekada netapo realybe, išskyrus ribotus „Concorde“ skrydžius. „Mišraus sparno“ lėktuvo, panašaus į „Northrop B-1970“ slaptą bombonešį, idėja buvo išsakyta retkarčiais, tačiau kol kas nesėkmingai.

Techninių ir finansinių priežasčių derinys privertė orlaivių pramonę atsisakyti šių gana keistų pasiūlymų ir sutelkti dėmesį į labiau kanoninius dizainus, kurie šiandien yra norma. Ar ateinantys 50 metų tęs lėtą, pastovų pastarojo pusės amžiaus kelią? Ar vėl pamatysime greitą technologinį proveržį, būdingą aviacijai nuo Pirmojo pasaulinio karo pabaigos iki nusileidimo Mėnulyje "apollo"? Neapsigaukite dėl akivaizdaus įspūdingų proveržių trūkumo. Kai kurie dideli pokyčiai yra visai šalia.

Taip pat skaitykite: Ukrainos pergalės ginklai: „Storm Shadow“ / SCALP-EG sparnuotosios raketos

Elektriniai lėktuvai

Tikėtina, kad per ateinančius kelis dešimtmečius dauguma trumpųjų skrydžių bus elektra, ir tai pakeis mūsų požiūrį į keliones lėktuvu. Mažesni elektros varikliai įgalintų paskirstytą trauką, panašią į naudojamą NASA X-57 prototipe. Mažesnis triukšmo lygis ir mažesnės eksploatacijos išlaidos leis elektra varomiems orlaiviams skristi kur kas arčiau žmonių gyvenamųjų ir darbo vietų.

Tiesą sakant, keletu naujausių elektrinių orlaivių projektų siekiama ne tik pakeisti antžeminį transportą tarp miestų, kaip planuojama 9–12 keleivių Zunum ir Eviation koncepcijose, bet ir juose. Skraidantys taksi labai greitai taps realybe, tačiau belieka pamatyti, ar futuristiškai atrodančios Vahana ir CityAirbus koncepcijos tikrai atspindi ateitį. Bet kuriuo atveju skrydžiai nuo durų iki durų nėra išskirtinė elektrinių lėktuvų prerogatyva.

Nors tai nėra nauja koncepcija, rotoriniai lėktuvai, t. y. orlaiviai, galintys pereiti nuo vertikalios keliamosios galios prie fiksuoto sparno konfigūracijos, iki šiol daugiausia buvo naudojami tik JAV kariuomenėje.

Tačiau italų sraigtasparnių gamintojas Leonardo šiuo metu ruošia civilinį modelį komerciniam paleidimui AW609, kurios sėkmės atveju gali pakeisti vykdomąją ir regioninę aviaciją. AW609 sujungia tiek lėktuvų, tiek sraigtasparnių dizaino elementus.

Daugelis kompanijų kuria elektrines varomąsias sistemas oro taksi, priemiesčių lėktuvams ir elektrinėms vertikalaus kilimo ir tūpimo (eVTOL) transporto priemonėms, kurių daugelis yra autonominės. Pavyzdžiui, elektros variklių gamintojas „MagniX“ bendradarbiauja su akumuliatorių tiekėju H55, siekdamas Vankuveryje įsikūrusio hidroplanų operatoriaus „Harbour Air“ orlaivių paversti vien elektriniu laivynu. O Izraelio kompanija „Eviation“ sukūrė „Alice“ – pirmąjį pasaulyje visiškai elektrinį priemiestinį lėktuvą su į mobilųjį telefoną panašia baterijos technologija ir ~800 km skrydžio nuotoliu.

Hibridinė energija yra kitas būdas. 2020 metais amerikiečių startuolio Ampaire hibridinis-elektrinis Eelis atliko 550 km bandomąjį skrydį su elektros varikliu nosyje ir įprastu vidaus degimo varikliu gale. Ir tada yra vandenilis, kuris turi didelį potencialą, jei jį galima gaminti iš mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančių šaltinių, o ne iš iškastinio kuro. „Airbus“ daug investuoja į technologijas, reikalingas orlaiviams varyti vandeniliu, pagamintu iš atsinaujinančių energijos šaltinių, ir tikisi vieną dieną jį panaudoti milžiniškiems reaktyviniams lėktuvams, skriejantiems ilgus atstumus be CO2 emisijų, varyti. „Boeing“ taip pat bando savo vandeniliu varomus lėktuvus.

Taip pat skaitykite: Saab JAS 39 Gripen - kaip galimybė Ukrainos oro pajėgoms: sužinome, koks tai orlaivis

Siekdamas greičio

Yra viena sritis, kurioje komercinė aviacija, atrodo, pasuko atgal, o ne į priekį. Anksčiau per Atlantą buvo galima skristi viršgarsiniu greičiu, tačiau šiandien net ir turintys giliausias kišenes priversti tenkintis ikigarsiniu greičiu. Kai kurie startuoliai stengiasi tai išspręsti.

„Boom Supersonic“, startuolis, kurio investuotojai yra Silicio slėnio inkubatorius „Y Combinator“ ir „Japan Airlines“, kuria komercinį lėktuvą, kuris turėtų skristi 2,2 macho greičiu ir kainuos pigiau nei „Concorde“.

„Aerion AS2“ yra dar vienas civilinio viršgarsinio orlaivio projektas, skirtas vadovų paslaugų rinkai. Nors jis vis dar yra kūrimo stadijoje, jis jau gali pasigirti 2,4 milijardo JAV dolerių užsakymu iš dalinio reaktyvinio lėktuvo operatoriaus Flexjet už 20 Mach 2 AS1,5 lėktuvų. Tačiau net ir šie greičiai nublanksta šalia kai kurių ambicingų tyrimų programų numatytų hipergarsinių greičių.

Vokietijos Aerokosminių tyrimų instituto DLR vadovaujamas projektas „Spaceliner“ keliaus į kosmoso kraštą, kad skristų 25 kartus greičiau nei garso greitis. Tokiu būdu iš, tarkime, Londono į Australiją būtų galima nuskristi maždaug per 90 minučių.

„Labai dažnai aviacijos ir kosmoso pramonėje iššūkis yra ne technologinis, o finansinis ar eksploatacinis“, – sako Rolfas Henke, Vokietijos aerokosminių tyrimų instituto DLR aviacijos ir kosmoso tyrimų vykdomosios tarybos narys. „Apie mišrius sparnus jau buvo kalbama praėjusio amžiaus 1920-ajame dešimtmetyje, o apie hipergarsinius skrydžius buvo kalbama nuo 1930-ųjų, bet reikia žmogaus, kuris būtų pasirengęs rizikuoti ir investuoti didžiules pinigų sumas.

Kiek reali yra hipergarsinių orlaivių revoliucija? Ar pasieksime tašką, kai kartu egzistuos naujausios technologijos?

Taip pat skaitykite: 6 tarpžemyninės balistinės raketos (ICBM), galinčios užbaigti pasaulį

„Mišraus sparno“ sąvoka

Vienas iš inžinierių pasiūlymų – „sumaišytas sparnų korpusas“, apie kurį jau ne kartą minėjau. Ši visiškai nauja orlaivio forma yra panaši į „skraidančio sparno“ dizainą, naudojamą kariniuose orlaiviuose, tokiuose kaip ikoninis B-2 bombonešis, tačiau mišrus sparnas turi didesnį tūrį vidurinėje dalyje. Tiek „Boeing“, tiek „Airbus“ kuria šią idėją, kaip ir trečiasis žaidėjas – Kalifornijoje įsikūręs „JetZero“, išsikėlęs ambicingą tikslą – pradėti eksploatuoti mišraus sparno lėktuvą jau 2030 m.

„Mes labai rimtai žiūrime į kelią į nulinį išmetamųjų teršalų kiekį dideliuose orlaiviuose, o mišrių sparnų lėktuvo korpusas gali sudeginti 50 % mažiau degalų ir išmetamųjų teršalų“, – sakė Tomas O'Leary, vienas iš JetZero įkūrėjų ir generalinis direktorius. „Tai didžiulis šuolis į priekį nuo to, prie ko pramonė yra įpratusi“.

Būdamas tam tikras hibridas tarp skraidančio sparno ir tradicinio „vamzdžio ir sparno“, hibridinis sparnas leidžia visam orlaiviui generuoti keliamąją jėgą, sumažinant pasipriešinimą. NASA teigia, kad ši forma „padeda padidinti degalų sąnaudas ir sukuria didesnį naudingosios apkrovos plotą (krovinio ar keleivio) centrinėje orlaivio korpuso dalyje“. Agentūra jį išbandė viename iš savo eksperimentinių orlaivių, X-48. Per maždaug 120 bandomųjų skrydžių 2007–2012 m. du nepilotuojami nuotoliniu būdu valdomi X-48 orlaiviai pademonstravo šios koncepcijos gyvybingumą.

Pasak O'Leary, gamintojus stabdo viena didelė techninė problema. „Tai slėgis necilindriniame fiuzeliaže“, – sako jis, atkreipdamas dėmesį į tai, kad vamzdžio formos orlaivis geriau atlaiko nuolatinius plėtimosi ir susitraukimo ciklus, vykstančius kiekvieno skrydžio metu. „Jei galvoji apie „vamzdis ir sparnas“, tai jis dalija apkrovą – vamzdis neša apkrovą nuo slėgio, o sparnai – nuo ​​lenkimo. Tačiau sumaišytas sparnas iš esmės juos sujungia. Tik dabar tai galime padaryti su lengvomis ir tvirtomis kompozicinėmis medžiagomis. Dėl šios radikaliai naujos formos orlaivio interjeras atrodys ir bus visiškai kitoks nei šiandieninių plataus korpuso orlaivių. „JetZero“ tikisi, kad lėktuvai bus pradėti eksploatuoti iki 2030 m.

Taip pat skaitykite: TOP-5 moderniausi branduoliniai povandeniniai laivai

Viršgarsiniai skrydžiai

Beveik pusšimtis kompanijų pretenduoja tapti pirmosiomis, kurios visuomenei pasiūlys viršgarsines keliones, o tai įdomu tuo metu, kai didžioji dalis investicijų ir inovacijų transporte yra nukreipta į švaresnių, klimatui nekenksmingų variantų, naudojančių mažiau degalų, kūrimą. alternatyvios varymo technologijos, pvz., baterijos arba vandenilis.

Denveryje įsikūręs „Boom Supersonic“ planuoja savo viršgarsinį keleivinį lėktuvą „Overture“ debiutuoti 2029 m. Pasak bendrovės generalinio direktoriaus Blake'o Schollo, lėktuve turėtų tilpti nuo 64 iki 80 keleivių. Jis skris 1,7 macho greičiu, o tai 1,7 karto viršija garso greitį – daugiau nei dvigubai greičiau nei įprastas keleivinis lėktuvas.

Pramonės analitikai teigia, kad rizikos kapitalas ir idėja, kad komerciniai viršgarsiniai lėktuvai skamba kaip gera idėja, labai prisidėjo prie projekto atgaivinimo.

Bendrovės teigia, kad jų naujos kartos viršgarsiniai lėktuvai turės mažesnį anglies pėdsaką, daugiausia dėl to, kad jie bus varomi aplinkai nekenksmingais reaktyviniais degalais. Šis kuras gaminamas iš žemės ūkio produktų, įskaitant sojų pupeles ir gyvulinius riebalus. Tačiau kritikai sako, kad pažadas ignoruoja kai kurias svarbias realijas. Pavyzdžiui, šiandien egzistuojantiems lėktuvams neužtenka aplinkai nekenksmingo aviacinio kuro. O tai, kas egzistuoja, yra brangesnė – kai kuriais skaičiavimais, du ar keturis kartus brangiau nei iškastinis kuras.

Ir kad ir kokie būtų degalai, realybė tokia, kad viršgarsiniai orlaiviai jų visada sunaudos daugiau. Remiantis Tarptautinės švaraus transporto tarybos tyrimu, iki 2022 m. viršgarsiniai orlaiviai gali sunaudoti nuo septynių iki devynių kartų daugiau degalų nei įprasti komerciniai orlaiviai ir skraidinti mažiau keleivių. Tačiau NASA teigia, kad viršgarsinės kelionės, bent jau iš pradžių, sudarys labai nedidelę bendros CO2 emisijos dalį ir labai mažą komercinės aviacijos dalį. Vis dėlto, kadangi oro linijos įsipareigoja iki 2050 m. pasiekti nulinį anglies dvideginio išmetimą, kai kurie sako, kad sunku suprasti, kaip viršgarsiniai lėktuvai tinka šiai sistemai.

Tačiau analitikai turi abejonių, atsižvelgiant į tai, kaip sunku komercinėms oro linijoms išsilaikyti. Viršgarsiniai lėktuvai skraidins mažiau keleivių ir naudos daugiau degalų. Jei šis kuras yra aplinkai nekenksmingas reaktyvinis kuras, tai išlaidos dar labiau išauga.

Atlantoje įsikūrusi „Hermeus“ yra tik viena iš įmonių, tiriančių galimybę sukurti dar greitesnį, hipergarsinį komercinį keleivinį lėktuvą. Nors viršgarsiniai orlaiviai skrenda greičiau nei garso greitis, hipergarsiniai lėktuvai skrieja penkis ar daugiau kartų didesniu greičiu.

Bendrovės „Halcyon“ reaktyvinis lėktuvas skris 5 machų greičiu arba penkis kartus didesniu garso greičiu. Tačiau bendrovė atvirai kalba apie technologinius iššūkius, su kuriais ji susiduria kurdama tokį greitą orlaivį. Šiandien, pasak jos atstovo, tikimybė, kad „Halcyon“ pakils į orą, yra mažesnė nei 50%, tačiau jie tikisi, kad laikui bėgant ši tikimybė gerės.

Tačiau net ir tada „Hermeus“ – ir visi startuoliai – turės įtikinti visuomenę tikėti savo projektu ir susidoroti su didėjančiu susirūpinimu dėl oro kelionių poveikio aplinkai. Tai gali būti sunki užduotis.

Viršgarsinių kelionių atgimimą gaubia optimizmas ir jaudulys, o technologijos ir toliau tobulėja. Viršgarsinis skrydis atveria begalines galimybes moksliniams tyrimams ir inovacijoms, pradėdamas naują kelionių lėktuvu erą.

Visnovki

Taigi, nors mums gali tekti palaukti šiek tiek ilgiau, kad galėtume skristi rytojaus futuristiniais lėktuvais, vis tiek galime sutelkti dėmesį į medžiagas ir procesus, kurie leidžia naudoti šiandieninius dekarbonizuotus lėktuvus. Prisisekite saugos diržus, kelionė tik prasidėjo.

Taip pat skaitykite:

• 5 ir 6 kartų kovotojai: koks skirtumas ir kur riba?
• Ką reikia žinoti prieš atidarant svetainę