Kādas izskatīsies nākotnes pasažieru lidmašīnas

Ja 1968. gada ceļotāji laikā atrastos šodien lidostā, viņi redzētu daudzas izmaiņas, kas viņus pārsteigtu. Taču lidmašīnas izskatītos pārsteidzoši pazīstamas. Neskatoties uz būtiskiem materiālu, dzinēju un aviācijas elektronikas uzlabojumiem, kas veikti 2017. gadā drošākais gads aviācijas vēsturē, komerciālās lidmašīnas joprojām ir strukturāli līdzīgas pagājušā gadsimta 1960. gadu gaisa kuģiem. Faktiski Boeing 737, kas ir viena no visvairāk pārdotajām lidmašīnām vēsturē, tā daudzās versijās pirmo reizi pacēlās gaisā 1967. gadā.

Tas ir tāpēc, ka komerciālā aviācija dod priekšroku drošībai, dodot priekšroku pārbaudītiem risinājumiem, un tāpēc, ka citi sasniegumi, piemēram, materiālu un dzinēju jomā, nozīmē, ka tradicionālais dizains joprojām ir aktuāls. Tomēr, tā kā nozare izmisīgi meklē veidus, kā samazināt oglekļa emisijas, tā saskaras ar nedaudz nopietnāku izaicinājumu nekā citas nozares, jo tās pamattehnoloģijas ir tik grūti atteikties. Varbūt ir pienācis laiks izmēģināt ko jaunu. Tātad, kādi varētu izskatīties gaisa ceļojumi pēc 50 gadiem?

Lasi arī: Ukrainas uzvaras ieroči: helikopteri Westland Sea King

Pasažieru lidmašīnu nākotne

Gadu gaitā ir bijuši vairāki mēģinājumi mainīt lidmašīnu dizaina paradigmu. 1970. gadi solīja virsskaņas ceļojumu nākotni, kas nekad nav kļuvusi par realitāti, izņemot ierobežotos Concorde lidojumus. Ideja par "jaukto spārnu" lidmašīnu, kas ir līdzīga slepenajam bumbvedējam Northrop B-2, dažkārt tika reklamēta, taču līdz šim bez īpašiem panākumiem.

Tehnisku un finansiālu iemeslu kombinācija lika gaisa kuģu nozarei atteikties no šiem diezgan dīvainajiem priekšlikumiem un koncentrēties uz kanoniskākiem dizainiem, kas mūsdienās ir norma. Vai nākamie 50 gadi turpinās lēno, vienmērīgo pagājušā pusgadsimta ceļu? Vai mēs atkal redzēsim ātro tehnoloģisko izrāvienu, kas raksturoja aviāciju starp Pirmā pasaules kara beigām un nosēšanos uz Mēness apollo? Neļaujiet sevi apmānīt ar acīmredzamo iespaidīgo sasniegumu trūkumu. Dažas lielas izmaiņas ir tepat aiz stūra.

Lasi arī: Ukrainas uzvaras ieroči: Storm Shadow / SCALP-EG spārnotās raķetes

Elektriskās lidmašīnas

Vairums īso lidojumu tuvāko desmitgažu laikā, visticamāk, kļūs par elektriskiem, un tas mainīs mūsu uzskatus par gaisa satiksmi. Mazāki elektromotori nodrošinātu sadalītu vilci, kas ir līdzīga NASA X-57 prototipam. Zemāks trokšņa līmenis un zemākas ekspluatācijas izmaksas ļaus ar elektrību darbināmām lidmašīnām lidot daudz tuvāk vietām, kur cilvēki dzīvo un strādā.

Faktiski vairāku moderno elektrisko lidmašīnu projektu mērķis ir ne tikai aizstāt sauszemes transportu starp pilsētām, kā to plāno 9–12 pasažieru Zunum un Eviation koncepcijas, bet arī to ietvaros. Lidojošie taksometri kļūs par realitāti pavisam drīz, taču atliek noskaidrot, vai futūristiskā izskata Vahana un CityAirbus koncepti patiešām atspoguļo nākotni. Jebkurā gadījumā lidojumi no durvīm līdz durvīm nav ekskluzīva elektrisko lidmašīnu prerogatīva.

Lai gan tas nav jauns jēdziens, rotējošo dzenskrūvju izmantošana, t.i., lidaparāti, kas var pāriet no vertikālas pacelšanas uz fiksētu spārnu konfigurāciju, līdz šim ir lielā mērā aprobežojušies ar ASV militārpersonām.

Tomēr itāļu helikopteru ražotājs Leonardo šobrīd gatavo civilo modeli komerciālai palaišanai AW609, kas veiksmes gadījumā potenciāli varētu pārveidot izpildvaras un reģionālo aviāciju. AW609 apvieno gan lidmašīnu, gan helikopteru dizaina elementus.

Daudzi uzņēmumi izstrādā elektriskās piedziņas sistēmas gaisa taksometriem, piepilsētas lidmašīnām un elektriskajiem vertikālās pacelšanās un nosēšanās (eVTOL) transportlīdzekļiem, no kuriem daudzi ir autonomi. Piemēram, elektromotoru ražotājs MagniX sadarbojas ar akumulatoru piegādātāju H55, lai Vankūverā bāzētā hidroplānu operatora Harbour Air lidmašīnas pārveidotu par pilnībā elektrisku floti. Un Izraēlas uzņēmums Eviation ir izstrādājis Alice, pasaulē pirmo pilnībā elektrisko piepilsētas lidmašīnu ar mobilajam telefonam līdzīgu bateriju tehnoloģiju un lidojuma diapazonu ~800 km.

Hibrīda enerģija ir vēl viens veids. 2020. gadā amerikāņu startup Ampaire hibrīd-elektriskais Eel pabeidza 550 km garu testa lidojumu ar elektromotoru degunā un parasto iekšdedzes dzinēju aizmugurē. Un tad ir ūdeņradis, kam ir liels potenciāls, ja to var ražot no zema oglekļa satura avotiem, nevis no fosilā kurināmā. Airbus iegulda lielus ieguldījumus tehnoloģijā, kas nepieciešama, lai lidmašīnu darbinātu ar ūdeņradi, kas ražots no atjaunojamiem enerģijas avotiem, cerot kādu dienu to izmantot, lai darbinātu milzu strūklas, kas veic lielus attālumus bez CO2 emisijām. Boeing testē arī savas ar ūdeņradi darbināmas lidmašīnas.

Lasi arī: Saab JAS 39 Gripen - kā opcija Ukrainas gaisa spēkiem: mēs uzzinām, kāda veida lidmašīna tas ir

Dzenoties pēc ātruma

Ir viena joma, kurā komerciālā aviācija, šķiet, ir gājusi atpakaļ, nevis uz priekšu. Kādreiz bija iespējams pārlidot pāri Atlantijas okeānam ar virsskaņu, taču mūsdienās pat tie, kuriem ir visdziļākās kabatas, ir spiesti samierināties ar zemskaņas ātrumu. Daži jaunizveidotie uzņēmumi strādā, lai to labotu.

Boom Supersonic, jaunuzņēmums, kura investoru vidū ir Silikona ielejas inkubators Y Combinator un Japan Airlines, izstrādā komerciālu reaktīvo lidmašīnu, kas lidos ar ātrumu 2,2 Mach un maksās mazāk nekā Concorde.

Aerion AS2 ir vēl viens civilo virsskaņas lidmašīnu projekts, kas paredzēts vadītāju pakalpojumu tirgum. Lai gan tas joprojām ir izstrādes stadijā, tas jau lepojas ar 2,4 miljardu dolāru pasūtījumu no frakcionētās reaktīvo lidmašīnu operatora Flexjet par 20 Mach 2 AS1,5 lidmašīnām. Bet pat šie ātrumi nobāl blakus hiperskaņas ātrumiem, ko paredz dažas vērienīgas pētniecības programmas.

Vācijas Aviācijas un kosmosa pētniecības institūta DLR vadītais projekts Spaceliner dosies uz kosmosa malu, lai lidotu 25 reizes ātrāk nekā skaņas ātrums. Tādā veidā no, teiksim, Londonas uz Austrāliju būtu iespējams aizlidot aptuveni 90 minūtēs.

"Ļoti bieži kosmosa nozarē izaicinājums nav tehnoloģisks, bet gan finansiāls vai operatīvs," saka Rolfs Henke, Vācijas Aviācijas un kosmosa pētniecības institūta DLR Aviācijas un kosmosa pētniecības valdes loceklis. "Par jauktiem spārniem runāja jau 1920. gadsimta 1930. gados, un par hiperskaņas lidojumiem runāja kopš XNUMX. gadiem, taču ir vajadzīgs kāds, kurš ir gatavs riskēt un ieguldīt milzīgas naudas summas."

Cik reāla ir hiperskaņas lidmašīnu revolūcija? Vai mēs nonāksim līdz vietai, kur līdzās pastāvēs jaunākās tehnoloģijas?

Lasi arī: 6 starpkontinentālās ballistiskās raķetes (ICBM), kas var izbeigt pasauli

Jēdziens "jauktais spārns"

Viens no inženieru priekšlikumiem ir "jauktais spārnu korpuss", par kuru es jau vairākkārt minēju. Šī pilnīgi jaunā lidmašīnas forma ir līdzīga "lidojošā spārna" dizainam, ko izmanto militārajās lidmašīnās, piemēram, ikoniskajā Bumbvedējs B-2, bet jauktajam spārnam ir lielāks tilpums vidusdaļā. Pie šīs idejas strādā gan Boeing, gan Airbus, kā arī trešais spēlētājs Kalifornijā bāzētais JetZero, kas ir izvirzījis ambiciozu mērķi jau 2030. gadā nodot ekspluatācijā jauktu spārnu lidmašīnu.

"Mēs ļoti nopietni domājam par ceļu uz nulles emisijām lielos lidmašīnās, un jauktu spārnu lidmašīnas korpuss var nodrošināt par 50% mazāk degvielas sadegšanas un emisiju," sacīja Toms O'Līrijs, JetZero līdzdibinātājs un izpilddirektors. "Tas ir milzīgs lēciens uz priekšu salīdzinājumā ar to, pie kā nozare ir pieradusi."

Sajauktais spārns, kas ir sava veida hibrīds starp lidojošo spārnu un tradicionālo "cauruli un spārnu", ļauj visam gaisa kuģim radīt pacēlumu, vienlaikus samazinot pretestību. NASA norāda, ka šī forma "palīdz palielināt degvielas ekonomiju un rada lielāku lietderīgās kravas (kravas vai pasažieru) laukumu gaisa kuģa korpusa centrālajā daļā." Aģentūra to pārbaudīja vienā no saviem eksperimentālajiem lidaparātiem, X-48. Aptuveni 120 testa lidojumu laikā no 2007. līdz 2012. gadam divi bezpilota tālvadības lidmašīnas X-48 demonstrēja koncepcijas dzīvotspēju.

Pēc O'Līrija teiktā, ražotājus kavē viena liela tehniska problēma. "Tas ir spiediens necilindriskajā fizelāžā," viņš saka, norādot uz faktu, ka caurules formas lidmašīna spēj labāk izturēt pastāvīgos izplešanās un saraušanās ciklus, kas notiek katra lidojuma laikā. «Ja domā par «cauruli un spārnu», tad tā sadala slodzi – caurule nes slodzi no spiediena, bet spārni — no lieces. Bet sajauktais spārns būtībā tos apvieno. Tikai tagad mēs to varam izdarīt ar kompozītmateriāliem, kas ir gan viegli, gan izturīgi." Šīs radikāli jaunās formas rezultātā tiks izveidots lidmašīnas salons, kas izskatās un jūtas pilnīgi savādāk nekā mūsdienu plata korpusa lidmašīnām. JetZero cer, ka lidmašīnas tiks nodotas ekspluatācijā līdz 2030.

Lasi arī: TOP-5 modernākās kodolzemūdenes

Virsskaņas lidojumi

Gandrīz pusducis uzņēmumu pretendē būt pirmajiem, kas sabiedrībai piedāvās virsskaņas ceļojumus, kas ir interesanta interese laikā, kad liela daļa investīciju un inovāciju transporta jomā ir vērsta uz tīrāku, klimatam draudzīgāku iespēju izstrādi, kas patērē mazāk degvielas vai alternatīvas piedziņas tehnoloģijas, piemēram, baterijas vai ūdeņradis.

Denverā bāzētā Boom Supersonic plāno debitēt savu virsskaņas pasažieru lidmašīnu ar nosaukumu Overture 2029. gadā. Paredzams, ka lidmašīnā būs no 64 līdz 80 pasažieriem, norāda kompānijas izpilddirektors Bleiks Šols. Tas brauks ar 1,7 maha ātrumu, kas ir 1,7 reizes lielāks par skaņas ātrumu – vairāk nekā divas reizes ātrāk nekā parastā pasažieru lidmašīna.

Nozares analītiķi saka, ka riska kapitāls un ideja, ka komerciālās virsskaņas lidmašīnas izklausās kā laba ideja, lielā mērā ir veicinājuši projekta atdzimšanu.

Uzņēmumi apgalvo, ka viņu jaunās paaudzes virsskaņas lidmašīnām būs mazāks oglekļa pēdas nospiedums, galvenokārt tāpēc, ka tās tiks darbinātas ar videi draudzīgu reaktīvo dzinēju degvielu. Šo degvielu ražo no lauksaimniecības produktiem, tostarp no sojas pupiņām un dzīvnieku taukiem. Taču kritiķi saka, ka solījums ignorē dažas svarīgas realitātes. Piemēram, mūsdienās esošajām lidmašīnām nav pietiekami daudz videi draudzīgas aviācijas degvielas. Un tas, kas pastāv, ir dārgāks – pēc dažām aplēsēm divas līdz četras reizes dārgāks nekā fosilais kurināmais.

Un neatkarīgi no degvielas, realitāte ir tāda, ka virsskaņas lidmašīnas vienmēr izmantos vairāk tās. Līdz 2022. gadam virsskaņas lidmašīnas varētu izmantot septiņas līdz deviņas reizes vairāk degvielas nekā parastās komerciālās lidmašīnas, vienlaikus pārvadājot mazāk pasažieru, liecina Starptautiskās tīrā transporta padomes pētījums. Taču NASA saka, ka virsskaņas ceļojumi, vismaz sākotnēji, veidos ļoti nelielu daļu no kopējām CO2 emisijām un ļoti nelielu daļu no komerciālās aviācijas. Tomēr, tā kā aviosabiedrības apņemas līdz 2050. gadam sasniegt nulles oglekļa emisijas, daži saka, ka ir grūti saprast, kā virsskaņas lidmašīnas iekļaujas šajā sistēmā.

Tomēr analītiķiem ir savas šaubas, ņemot vērā to, cik grūti komerciālajām aviokompānijām ir noturēties virs ūdens. Virsskaņas lidmašīnas pārvadās mazāk pasažieru un patērēs vairāk degvielas. Ja šī degviela ir videi draudzīga reaktīvo dzinēju degviela, tad izmaksas pieaug vēl vairāk.

Atlantā bāzētais Hermeus ir tikai viens no uzņēmumiem, kas pēta iespēju izveidot vēl ātrāku, hiperskaņas komerciālu pasažieru lidmašīnu. Kamēr virsskaņas lidmašīnas pārvietojas ātrāk nekā skaņas ātrums, hiperskaņas lidmašīnas lido ar ātrumu piecas vai vairāk reizes.

Uzņēmuma Halcyon reaktīvais lidojums būs 5 Mach jeb piecas reizes lielāks par skaņas ātrumu. Taču uzņēmums ir atklāts par tehnoloģiskajām problēmām, ar kurām tas saskaras, izstrādājot tik ātru lidmašīnu. Šodien, saskaņā ar tās pārstāvja teikto, izredzes nokļūt Halcyon gaisā ir mazākas par 50%, taču viņi sagaida, ka laika gaitā šīs izredzes uzlabosies.

Bet pat tad Hermeusam un visiem jaunizveidotajiem uzņēmumiem būs jāpārliecina sabiedrība ticēt viņu projektam un tikt galā ar pieaugošajām bažām par gaisa satiksmes ietekmi uz vidi. Tas var būt grūts uzdevums.

Virsskaņas ceļojumu atdzimšanu ieskauj optimisms un satraukums, un tehnoloģija turpina attīstīties. Virsskaņas lidojums paver bezgalīgas iespējas pētniecībai un inovācijām, ievadot jaunu gaisa satiksmes ēru.

Višnovki

Tātad, lai gan mums, iespējams, būs jāgaida nedaudz ilgāk, lai lidotu ar rītdienas futūristiskām lidmašīnām, mēs joprojām varam koncentrēties uz materiāliem un procesiem, kas nodrošina mūsdienu dekarbonizētās lidmašīnas. Piesprādzējieties, ceļojums ir tikko sācies.

Lasi arī:

• 5. un 6. paaudzes cīnītāji: kāda ir atšķirība un kur ir robeža?
• Kas jums jāzina pirms vietnes atvēršanas