Cum vor arăta avioanele de pasageri ale viitorului

Dacă călătorii în timp din 1968 s-ar găsi astăzi pe aeroport, ar vedea multe schimbări care i-ar surprinde. Dar avioanele ar părea surprinzător de familiare. În ciuda îmbunătățirilor semnificative ale materialelor, motoarelor și avionicii care au făcut 2017 cel mai sigur an din istoria aviației, aeronavele comerciale rămân similare structural cu cele din anii 1960. De fapt, Boeing 737, unul dintre cele mai bine vândute avioane din istorie în numeroasele sale versiuni, a ieșit la aer pentru prima dată în 1967.

Acest lucru se datorează faptului că aviația comercială acordă prioritate siguranței, favorizând soluțiile dovedite și pentru că alte evoluții – de exemplu în materiale și motoare – înseamnă că designul tradițional este încă relevant. Cu toate acestea, pe măsură ce industria caută cu disperare modalități de a reduce emisiile de carbon, se confruntă cu o provocare puțin mai serioasă decât alte industrii, tocmai pentru că tehnologiile sale de bază sunt atât de greu de abandonat. Poate că este timpul să încercăm ceva nou. Cum ar putea arăta călătoriile cu avionul peste 50 de ani?

Citeste si: Armele victoriei ucrainene: elicopterele Westland Sea King

Viitorul avioanelor de pasageri

De-a lungul anilor, au existat mai multe încercări de a schimba paradigma proiectării aeronavelor. Anii 1970 au promis un viitor al călătoriilor supersonice care nu a devenit niciodată realitate, cu excepția zborurilor limitate Concorde. Ideea unui avion cu „aripi amestecate” similar cu bombardierul stealth Northrop B-2 a fost promovată ocazional, dar până acum fără prea mult succes.

O combinație de motive tehnice și financiare a forțat industria aeronautică să renunțe la aceste propuneri destul de ciudate și să se concentreze pe proiectele mai canonice care sunt norma astăzi. Vor continua următorii 50 de ani calea lentă și constantă a ultimei jumătate de secol? Vom vedea din nou progresul tehnologic rapid care a caracterizat aviația între sfârșitul Primului Război Mondial și aterizarea pe Lună? Apollo? Nu vă lăsați păcăliți de lipsa aparentă a descoperirilor spectaculoase. Unele schimbări majore sunt chiar după colț.

Citeste si: Armele victoriei ucrainene: Storm Shadow / rachete de croazieră SCALP-EG

Avioane electrice

Majoritatea zborurilor pe distanțe scurte sunt probabil să devină electrice în următoarele câteva decenii, iar acest lucru va schimba modul în care gândim călătoriile aeriene. Motoarele electrice mai mici ar permite o tracțiune distribuită similară cu cea utilizată în prototipul X-57 al NASA. Nivelurile mai scăzute de zgomot și costurile de operare mai mici vor permite aeronavelor electrice să zboare mult mai aproape de locurile în care oamenii trăiesc și lucrează.

De fapt, mai multe proiecte de avioane electrice de ultimă generație urmăresc nu numai să înlocuiască transportul terestru între orașe, așa cum intenționează să facă conceptele Zunum și Eviation, cu 9 până la 12 pasageri, ci și în cadrul acestora. Taxiurile zburătoare vor deveni o realitate foarte curând, dar rămâne de văzut dacă conceptele futuriste Vahana și CityAirbus reprezintă într-adevăr viitorul. În orice caz, zborurile din uşă în uşă nu sunt apanajul exclusiv al avioanelor electrice.

Deși nu este un concept nou, utilizarea aeronavelor cu giratori, adică a aeronavelor care pot trece de la o configurație verticală la o configurație cu aripă fixă, a fost până acum limitată în mare parte la armata SUA.

Cu toate acestea, producătorul italian de elicoptere Leonardo pregătește în prezent un model civil pentru lansarea comercială AW609, care, dacă are succes, ar putea transforma aviația executivă și regională. AW609 combină elementele de design atât ale avioanelor, cât și ale elicopterelor.

Multe companii dezvoltă sisteme de propulsie electrică pentru taxiuri aeriene, avioane de navetă și vehicule electrice cu decolare și aterizare verticală (eVTOL), dintre care multe sunt autonome. De exemplu, producătorul de motoare electrice MagniX lucrează cu furnizorul de baterii H55 pentru a converti aeronavele operatorului de hidroavioane din Vancouver, Harbour Air, într-o flotă complet electrică. Iar compania israeliană Eviation a dezvoltat Alice, primul avion de navetă complet electric din lume, cu tehnologie de baterie asemănătoare telefonului mobil și cu o autonomie de zbor de ~800 km.

Energia hibridă este o altă cale. În 2020, Eel-ul hibrid-electric al startup-ului american Ampaire a finalizat un zbor de testare de 550 km cu un motor electric în nas și un motor cu ardere convențional în spate. Și apoi există hidrogenul, care are un potențial mare dacă poate fi produs din surse cu emisii scăzute de carbon, mai degrabă decât din combustibili fosili. Airbus investește masiv în tehnologia necesară pentru a alimenta aeronavele cu hidrogen produs din surse regenerabile de energie, sperând să o folosească într-o zi pentru a propulsa avioane gigantice care călătoresc pe distanțe lungi fără emisii de CO2. Boeing își testează, de asemenea, propria aeronave alimentată cu hidrogen.

Citeste si: Saab JAS 39 Gripen - ca opțiune pentru Forțele Aeriene ale Ucrainei: aflăm despre ce fel de avion este vorba

În căutarea vitezei

Există un domeniu în care aviația comercială pare să fi mers înapoi, nu înainte. Cândva a fost posibil să zboare supersonic peste Atlantic, dar astăzi chiar și cei cu buzunarele cele mai adânci sunt nevoiți să se mulțumească cu viteze subsonice. Unele startup-uri lucrează pentru a remedia acest lucru.

Boom Supersonic, o startup ai cărei investitori includ incubatorul din Silicon Valley Y Combinator și Japan Airlines, dezvoltă un avion comercial care se așteaptă să zboare la Mach 2,2 și să coste mai puțin decât Concorde.

Aerion AS2 este un alt proiect de aeronave supersonice civile care vizează piața serviciilor executive. Deși încă în stadiul de dezvoltare, se mândrește deja cu o comandă de 2,4 miliarde de dolari de la operatorul de avioane fracționate Flexjet pentru 20 dintre aeronavele sale Mach 2 AS1,5. Dar chiar și aceste viteze palid pe lângă vitezele hipersonice prezise de unele programe de cercetare ambițioase.

Spaceliner, un proiect condus de DLR, Institutul German de Cercetare Aerospațială, va călători la marginea spațiului pentru a zbura de 25 de ori mai repede decât viteza sunetului. În acest fel, ar fi posibil să zboare de la Londra la Australia în aproximativ 90 de minute.

„De foarte multe ori în industria aerospațială, provocarea nu este tehnologică, ci financiară sau operațională”, spune Rolf Henke, membru al consiliului executiv pentru cercetare aerospațială la DLR, Institutul German de Cercetare Aerospațială. „Despre aripile mixte s-a vorbit deja în anii 1920, iar despre zborurile hipersonice s-a vorbit încă din anii 1930, dar ai nevoie de cineva care să fie dispus să-și asume riscul și să investească sume uriașe de bani”.

Cât de reală este revoluția aeronavelor hipersonice? Vom ajunge la punctul în care cele mai noi tehnologii vor coexista?

Citeste si: 6 rachete balistice intercontinentale (ICBM) care pot pune capăt lumii

Conceptul de „aripă mixtă”

Una dintre propunerile inginerilor este „corpul aripii amestecate”, despre care am menționat deja de mai multe ori. Această formă complet nouă a aeronavei este similară cu designul „aripii zburătoare” utilizat în aeronavele militare, cum ar fi emblematicul bombardier B-2, dar aripa mixtă are un volum mai mare în partea de mijloc. Atât Boeing, cât și Airbus lucrează la idee, la fel ca și un al treilea jucător, JetZero din California, care și-a propus un obiectiv ambițios de a pune în funcțiune o aeronavă cu aripi combinate încă din 2030.

„Suntem foarte serioși în ceea ce privește calea către zero emisii în aeronavele mari, iar o structură cu aripi combinate poate asigura cu 50% mai puține consumuri de combustibil și emisii”, a declarat Tom O'Leary, co-fondator și CEO al JetZero. „Este un salt extraordinar față de ceea ce este obișnuită industria”.

Fiind un fel de hibrid între o aripă zburătoare și un „tub și aripă” tradițional, o aripă hibridă permite întregii aeronave să genereze portanță minimizând în același timp rezistența. NASA afirmă că această formă „ajută la creșterea economiei de combustibil și creează o zonă de încărcare utilă mai mare (de marfă sau de pasageri) în partea centrală a corpului aeronavei”. Agenția l-a testat pe unul dintre aeronavele sale experimentale, X-48. În timpul a aproximativ 120 de zboruri de testare între 2007 și 2012, două avioane X-48 fără pilot, telecomandate, au demonstrat viabilitatea conceptului.

Potrivit lui O'Leary, există o problemă tehnică majoră care îi împiedică pe producători. „Este presiunea din fuselajul necilindric”, spune el, subliniind faptul că o aeronavă în formă de tub este mai capabilă să facă față ciclurilor constante de expansiune și contracție care apar în timpul fiecărui zbor. „Dacă vă gândiți la „țeavă și aripa”, atunci împarte sarcina - conducta suportă sarcina de la presiune, iar aripile suportă sarcina de la îndoire. Dar aripa amestecată le aduce în esență împreună. Abia acum putem face acest lucru cu materiale compozite care sunt atât ușoare, cât și puternice.” Această formă radical nouă va avea ca rezultat un interior al aeronavei care arată și se simte complet diferit de cel al aeronavelor cu fustă largă de astăzi. JetZero speră să aibă aeronavele în serviciu până în 2030.

Citeste si: TOP-5 cele mai moderne submarine nucleare

Zboruri supersonice

Aproape o jumătate de duzină de companii se luptă pentru a fi primele care oferă călătorii supersonice publicului, un interes interesant într-un moment în care o mare parte din investițiile și inovațiile în transport se concentrează pe dezvoltarea unor opțiuni mai curate, mai ecologice, care utilizează mai puțin combustibil sau tehnologii alternative de propulsie, cum ar fi bateriile sau hidrogenul.

Boom Supersonic, cu sediul în Denver, plănuiește să debuteze cu avionul său supersonic de pasageri numit Overture în 2029. Avionul este de așteptat să găzduiască între 64 și 80 de pasageri, potrivit Blake Scholl, directorul general al companiei. Acesta va călători la Mach 1,7, care este de 1,7 ori viteza sunetului – de peste două ori mai rapid decât un avion de pasageri convențional.

Analiștii din industrie spun că capitalul de risc și ideea că avioanele supersonice comerciale sună ca o idee bună au contribuit în mare măsură la renașterea proiectului.

Companiile spun că noua lor generație de avioane supersonice va avea o amprentă de carbon mai mică, în mare parte pentru că vor fi alimentate cu combustibil pentru avioane ecologic. Acest combustibil este fabricat din produse agricole, inclusiv soia și grăsimi animale. Dar criticii spun că promisiunea ignoră unele realități importante. De exemplu, nu există suficient combustibil de aviație ecologic pentru avioanele care există astăzi. Și ceea ce există este mai scump – după unele estimări, de două până la patru ori mai scump decât combustibilii fosili.

Și indiferent de combustibil, realitatea este că aeronavele supersonice vor folosi întotdeauna mai mult. Până în 2022, aeronavele supersonice ar putea folosi de șapte până la nouă ori mai mult combustibil decât aeronavele comerciale convenționale în timp ce transportă mai puțini pasageri, potrivit unui studiu al Consiliului Internațional pentru Transport Curat. Dar NASA spune că călătoriile supersonice, cel puțin inițial, vor reprezenta o parte foarte mică din emisiile totale de CO2 și o parte foarte mică din aviația comercială. Cu toate acestea, având în vedere că companiile aeriene se angajează să atingă emisiile de carbon zero până în 2050, unii spun că este greu de văzut cum se încadrează avioanele supersonice în acest cadru.

Analiștii au însă îndoielile lor, având în vedere cât de greu este pentru companiile aeriene comerciale să rămână pe linia de plutire. Avioanele supersonice vor transporta mai puțini pasageri și vor folosi mai mult combustibil. Dacă acest combustibil este combustibil pentru avioane ecologic, atunci costurile cresc și mai mult.

Hermeus, cu sediul în Atlanta, este doar una dintre companiile care explorează posibilitatea de a construi un avion comercial hipersonic și mai rapid pentru pasageri. În timp ce aeronavele supersonice călătoresc mai repede decât viteza sunetului, aeronavele hipersonice călătoresc cu de cinci sau mai multe ori această viteză.

Avionul Halcyon al companiei va călători cu Mach 5 – sau de cinci ori viteza sunetului. Dar compania este deschisă cu privire la provocările tehnologice cu care se confruntă în dezvoltarea unei aeronave atât de rapide. Astăzi, potrivit purtătorului său de cuvânt, șansele ca Halcyon să ajungă în aer sunt mai mici de 50%, dar se așteaptă ca aceste șanse să se îmbunătățească în timp.

Dar chiar și atunci, Hermeus – și toate startup-urile – vor trebui să convingă publicul să creadă în proiectul lor și să facă față preocupărilor tot mai mari cu privire la impactul asupra mediului al călătoriilor aeriene. Aceasta poate fi o sarcină dificilă.

Optimismul și entuziasmul înconjoară renașterea călătoriilor supersonice, iar tehnologia continuă să avanseze. Zborul supersonic deschide oportunități nesfârșite pentru cercetare și inovare, deschizând o nouă eră a călătoriilor aeriene.

Visnovki

Așa că, deși poate fi necesar să așteptăm puțin mai mult pentru a zbura cu avioanele futuriste de mâine, ne putem concentra în continuare pe materialele și procesele care permit avioanele decarbonizate de astăzi. Pune-ți centurile de siguranță, călătoria tocmai a început.

Citeste si:

• Luptătorii din a 5-a și a 6-a generație: care este diferența și unde este limita?
• Ce trebuie să știți înainte de a lansa un site web