เครื่องบินโดยสารในอนาคตจะมีลักษณะอย่างไร

หากนักเดินทางย้อนเวลาจากปี 1968 มาอยู่ที่สนามบินในวันนี้ พวกเขาจะได้เห็นการเปลี่ยนแปลงมากมายที่ทำให้พวกเขาประหลาดใจ แต่เครื่องบินเหล่านั้นดูคุ้นเคยอย่างน่าประหลาดใจ แม้ว่าจะมีการปรับปรุงวัสดุ เครื่องยนต์ และระบบการบินที่สำคัญในปี 2017 ก็ตาม ปีที่ปลอดภัยที่สุดในประวัติศาสตร์การบินเครื่องบินพาณิชย์ยังคงมีโครงสร้างคล้ายคลึงกับเครื่องบินในทศวรรษ 1960 ในความเป็นจริง เครื่องบินโบอิ้ง 737 ซึ่งเป็นหนึ่งในสายการบินที่ขายดีที่สุดในประวัติศาสตร์ในหลายรุ่น ได้ขึ้นสู่อากาศครั้งแรกในปี พ.ศ. 1967

เนื่องจากการบินเชิงพาณิชย์ให้ความสำคัญกับความปลอดภัย โดยเลือกใช้โซลูชันที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว และเนื่องจากการพัฒนาอื่นๆ เช่น ในด้านวัสดุและเครื่องยนต์ หมายความว่าการออกแบบแบบดั้งเดิมยังคงมีความเกี่ยวข้อง อย่างไรก็ตาม ในขณะที่อุตสาหกรรมค้นหาวิธีลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนอย่างสิ้นหวัง อุตสาหกรรมก็เผชิญกับความท้าทายที่ร้ายแรงกว่าอุตสาหกรรมอื่นๆ เล็กน้อย เนื่องจากเทคโนโลยีหลักของบริษัทนั้นยากที่จะละทิ้ง บางทีอาจถึงเวลาลองอะไรใหม่ๆ แล้วการเดินทางทางอากาศในอีก 50 ปีข้างหน้าจะเป็นอย่างไร?

อ่าน: อาวุธแห่งชัยชนะของยูเครน: เฮลิคอปเตอร์ Westland Sea King

อนาคตของเครื่องบินโดยสาร

ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา มีการพยายามเปลี่ยนกระบวนทัศน์การออกแบบเครื่องบินหลายครั้ง ทศวรรษ 1970 ได้ให้คำมั่นสัญญาถึงอนาคตของการเดินทางด้วยความเร็วเหนือเสียงที่ไม่เคยเกิดขึ้นจริง ยกเว้นเที่ยวบินคองคอร์ดที่มีจำนวนจำกัด แนวคิดเรื่องเครื่องบิน "ปีกผสม" ที่คล้ายกับเครื่องบินทิ้งระเบิดล่องหน Northrop B-2 ได้รับการกล่าวขานเป็นครั้งคราว แต่จนถึงขณะนี้ยังไม่ประสบความสำเร็จมากนัก

เหตุผลด้านเทคนิคและการเงินที่ผสมผสานกันทำให้อุตสาหกรรมเครื่องบินต้องละทิ้งข้อเสนอที่ค่อนข้างแปลกเหล่านี้ และมุ่งเน้นไปที่การออกแบบที่เป็นที่ยอมรับซึ่งเป็นบรรทัดฐานในปัจจุบัน 50 ปีข้างหน้าจะดำเนินต่อไปตามเส้นทางที่ช้าและมั่นคงของครึ่งศตวรรษที่ผ่านมาหรือไม่? เราจะเห็นความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอย่างรวดเร็วอีกครั้งซึ่งมีลักษณะการบินระหว่างปลายสงครามโลกครั้งที่หนึ่งและการลงจอดบนดวงจันทร์หรือไม่ อพอลโล- อย่าหลงกลโดยการขาดความก้าวหน้าอันน่าทึ่งอย่างเห็นได้ชัด การเปลี่ยนแปลงใหญ่ๆ บางอย่างกำลังจะเกิดขึ้นเร็วๆ นี้

อ่าน: อาวุธแห่งชัยชนะของยูเครน: ขีปนาวุธ Storm Shadow / SCALP-EG

เครื่องบินไฟฟ้า

เที่ยวบินระยะสั้นส่วนใหญ่มีแนวโน้มที่จะกลายเป็นระบบไฟฟ้าภายในไม่กี่ทศวรรษข้างหน้า และสิ่งนี้จะเปลี่ยนวิธีคิดของเราเกี่ยวกับการเดินทางทางอากาศ มอเตอร์ไฟฟ้าที่มีขนาดเล็กกว่าจะสามารถกระจายแรงขับได้คล้ายกับที่ใช้ในเครื่องต้นแบบ X-57 ของ NASA ระดับเสียงที่ลดลงและต้นทุนการดำเนินงานที่ลดลงจะทำให้เครื่องบินที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าสามารถบินได้ใกล้กับสถานที่ที่ผู้คนอาศัยและทำงานมากขึ้น

ในความเป็นจริง โครงการเครื่องบินไฟฟ้าที่ล้ำสมัยหลายโครงการไม่เพียงแต่มีเป้าหมายเพื่อแทนที่การขนส่งภาคพื้นดินระหว่างเมืองต่างๆ เท่านั้น เนื่องจากแนวคิด Zunum และ Eviation สำหรับผู้โดยสาร 9 ถึง 12 คนวางแผนที่จะทำ แต่ภายในโครงการเหล่านั้นด้วยเช่นกัน แท็กซี่บินได้จะกลายเป็นความจริงในเร็วๆ นี้ แต่ยังคงต้องรอดูกันต่อไปว่าแนวคิด Vahana และ CityAirbus ที่ดูล้ำสมัยนั้นเป็นตัวแทนของอนาคตจริงๆ หรือไม่ ไม่ว่าในกรณีใด เที่ยวบินแบบ door-to-door ไม่ใช่สิทธิพิเศษของเครื่องบินไฟฟ้า

แม้ว่าจะไม่ใช่แนวคิดใหม่ แต่การใช้ใบพัดแบบหมุน เช่น เครื่องบินที่สามารถเปลี่ยนจากการยกแนวตั้งไปเป็นแบบปีกคงที่ จนถึงขณะนี้ยังจำกัดอยู่เฉพาะในกองทัพสหรัฐฯ เท่านั้น

อย่างไรก็ตาม Leonardo ผู้ผลิตเฮลิคอปเตอร์ชาวอิตาลีกำลังเตรียมแบบจำลองพลเรือนสำหรับการเปิดตัวเชิงพาณิชย์ AW609ซึ่งหากประสบความสำเร็จ ก็อาจพลิกโฉมการบินผู้บริหารและการบินระดับภูมิภาคได้ AW609 ผสมผสานองค์ประกอบการออกแบบของทั้งเครื่องบินและเฮลิคอปเตอร์

บริษัทหลายแห่งกำลังพัฒนาระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าสำหรับแท็กซี่อากาศ เครื่องบินโดยสาร และยานพาหนะขึ้นลงและลงจอดทางแนวตั้งด้วยไฟฟ้า (eVTOL) ซึ่งหลายแห่งเป็นแบบอัตโนมัติ ตัวอย่างเช่น ผู้ผลิตมอเตอร์ไฟฟ้า MagniX กำลังทำงานร่วมกับซัพพลายเออร์แบตเตอรี่ H55 เพื่อเปลี่ยนเครื่องบินของ Harbor Air ที่ให้บริการเครื่องบินทะเลในแวนคูเวอร์ ให้เป็นฝูงบินไฟฟ้าทั้งหมด และบริษัท Eviation ของอิสราเอลได้พัฒนาอลิซ ซึ่งเป็นเครื่องบินโดยสารไฟฟ้าทั้งหมดลำแรกของโลกที่มีเทคโนโลยีแบตเตอรี่คล้ายโทรศัพท์มือถือ และมีระยะการบินประมาณ 800 กม.

พลังงานไฮบริดเป็นอีกวิธีหนึ่ง ในปี 2020 ปลาไหลไฟฟ้าไฮบริดของ Ampaire สตาร์ทอัพในอเมริกา ได้ทำการบินทดสอบระยะทาง 550 กม. โดยมีมอเตอร์ไฟฟ้าอยู่ที่จมูกและเครื่องยนต์สันดาปแบบธรรมดาที่ด้านหลัง แล้วก็มีไฮโดรเจน ซึ่งมีศักยภาพสูง หากสามารถผลิตได้จากแหล่งคาร์บอนต่ำ แทนที่จะเป็นเชื้อเพลิงฟอสซิล แอร์บัสกำลังลงทุนอย่างหนักในเทคโนโลยีที่จำเป็นในการขับเคลื่อนเครื่องบินด้วยไฮโดรเจนที่ผลิตจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน โดยหวังว่าสักวันหนึ่งจะใช้มันเพื่อขับเคลื่อนเครื่องบินไอพ่นขนาดยักษ์ที่เดินทางระยะไกลโดยไม่มีการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ โบอิ้งกำลังทดสอบเครื่องบินที่ใช้พลังงานไฮโดรเจนของตัวเองด้วย

อ่าน: Saab JAS 39 Gripen - เป็นทางเลือกสำหรับกองทัพอากาศของยูเครน: เราค้นหาว่าเป็นเครื่องบินประเภทใด

ในการแสวงหาความเร็ว

มีด้านหนึ่งที่การบินเชิงพาณิชย์ดูเหมือนจะถอยหลัง ไม่ใช่ไปข้างหน้า ครั้งหนึ่งเคยเป็นไปได้ที่จะบินด้วยความเร็วเหนือเสียงข้ามมหาสมุทรแอตแลนติก แต่ในปัจจุบัน แม้แต่ผู้ที่มีส่วนลึกที่สุดก็ยังถูกบังคับให้ต้องยอมจำนนด้วยความเร็วต่ำกว่าเสียง บริษัทสตาร์ทอัพบางแห่งกำลังทำงานเพื่อแก้ไขปัญหาดังกล่าว

Boom Supersonic สตาร์ทอัพที่มีนักลงทุน ได้แก่ Y Combinator และ Japan Airlines ใน Silicon Valley กำลังพัฒนาเครื่องบินเจ็ตเชิงพาณิชย์ที่คาดว่าจะบินด้วยความเร็ว Mach 2,2 และมีราคาถูกกว่า Concorde

Aerion AS2 เป็นอีกหนึ่งโครงการเครื่องบินพลเรือนความเร็วเหนือเสียงที่มุ่งเป้าไปที่ตลาดบริการผู้บริหาร แม้ว่าจะยังอยู่ในขั้นตอนการพัฒนา แต่ก็มีคำสั่งซื้อเครื่องบินเจ็ท Mach 2,4 AS20 จำนวน 2 ลำจากบริษัทผู้ให้บริการเครื่องบินเจ็ทเศษส่วน Flexjet มูลค่า 1,5 พันล้านดอลลาร์ แต่ความเร็วเหล่านี้ก็ยังซีดเซียวเมื่อเทียบกับความเร็วเหนือเสียงที่คาดการณ์ไว้โดยโครงการวิจัยอันทะเยอทะยานบางโครงการ

Spaceliner โครงการที่นำโดย DLR สถาบันวิจัยการบินและอวกาศแห่งเยอรมนี จะเดินทางไปยังขอบอวกาศเพื่อบินเร็วกว่าความเร็วเสียง 25 เท่า ด้วยวิธีนี้ จึงเป็นไปได้ที่จะบินจากลอนดอนไปออสเตรเลียได้ภายในเวลาประมาณ 90 นาที

“บ่อยครั้งในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ ความท้าทายไม่ได้อยู่ที่เทคโนโลยี แต่เป็นด้านการเงินหรือการปฏิบัติการ” รอล์ฟ เฮนเคอ สมาชิกคณะกรรมการบริหารด้านการวิจัยการบินและอวกาศที่ DLR สถาบันวิจัยการบินและอวกาศแห่งเยอรมนี กล่าว "ปีกแบบผสมได้รับการพูดถึงกันไปแล้วในช่วงทศวรรษปี ค.ศ. 1920 และมีการพูดถึงการบินที่มีความเร็วเหนือเสียงมาตั้งแต่ทศวรรษปี ค.ศ. 1930 แต่คุณต้องการใครสักคนที่ยินดีรับความเสี่ยงและลงทุนเงินจำนวนมหาศาล"

การปฏิวัติของเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงนั้นสมจริงแค่ไหน? เราจะไปถึงจุดที่เทคโนโลยีใหม่ล่าสุดจะอยู่ร่วมกันหรือไม่?

อ่าน: ขีปนาวุธข้ามทวีป 6 ลูก (ICBM) ที่สามารถทำลายโลกได้

แนวคิดของ "ปีกผสม"

ข้อเสนอประการหนึ่งของวิศวกรคือ "ตัวปีกแบบผสมผสาน" ซึ่งฉันได้กล่าวไปแล้วหลายครั้ง รูปทรงเครื่องบินใหม่ทั้งหมดนี้คล้ายกับการออกแบบ "ปีกบิน" ที่ใช้ในเครื่องบินทหารอย่างสัญลักษณ์ เครื่องบินทิ้งระเบิดบี-2แต่ปีกผสมจะมีปริมาตรมากกว่าตรงกลาง ทั้งโบอิ้งและแอร์บัสกำลังดำเนินการตามแนวคิดนี้ เช่นเดียวกับผู้เล่นคนที่สามคือ JetZero ในแคลิฟอร์เนีย ซึ่งตั้งเป้าหมายอันทะเยอทะยานในการนำเครื่องบินปีกผสมเข้าประจำการภายในช่วงต้นปี 2030

“เราจริงจังมากกับเส้นทางสู่การลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเป็นศูนย์ในเครื่องบินขนาดใหญ่ และโครงเครื่องบินแบบปีกผสมสามารถช่วยลดการเผาไหม้เชื้อเพลิงและการปล่อยก๊าซเรือนกระจกลง 50%” Tom O'Leary ผู้ร่วมก่อตั้งและซีอีโอของ JetZero กล่าว “มันเป็นการก้าวกระโดดครั้งใหญ่จากสิ่งที่อุตสาหกรรมคุ้นเคย”

ปีกที่ผสมผสานกันระหว่างปีกบินกับ "ท่อและปีก" แบบดั้งเดิม ทำให้เครื่องบินทั้งลำสามารถยกแรงขึ้นได้ในขณะที่ลดการลากให้เหลือน้อยที่สุด นาซ่าระบุว่ารูปทรงนี้ "ช่วยเพิ่มการประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงและสร้างพื้นที่บรรทุกสินค้าที่ใหญ่ขึ้น (สินค้าหรือผู้โดยสาร) ในส่วนกลางของลำตัวเครื่องบิน" หน่วยงานได้ทดสอบมันบนเครื่องบินทดลองลำหนึ่ง X-48- ในระหว่างการบินทดสอบประมาณ 120 เที่ยวระหว่างปี 2007 ถึง 2012 เครื่องบินควบคุมระยะไกล X-48 ไร้คนขับสองลำได้แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของแนวคิดนี้

จากข้อมูลของ O'Leary มีปัญหาทางเทคนิคสำคัญประการหนึ่งที่ทำให้ผู้ผลิตต้องถอยกลับ “มันเป็นแรงกดดันในลำตัวที่ไม่ใช่ทรงกระบอก” เขากล่าว โดยชี้ไปที่ความจริงที่ว่าเครื่องบินรูปทรงท่อสามารถรับมือกับวงจรการขยายตัวและการหดตัวที่เกิดขึ้นระหว่างการบินแต่ละครั้งได้ดีกว่า "ถ้าคุณคิดถึง "ท่อและปีก" มันจะแบ่งภาระ - ท่อรับน้ำหนักจากแรงดัน และปีกรับน้ำหนักจากการดัดงอ แต่ปีกที่ผสมเข้าด้วยกันก็นำพวกมันมารวมกัน ตอนนี้เท่านั้นที่เราสามารถทำได้ด้วยวัสดุคอมโพสิตที่ทั้งเบาและแข็งแรง" รูปทรงใหม่อย่างสิ้นเชิงนี้จะส่งผลให้ภายในเครื่องบินมีรูปลักษณ์และความรู้สึกที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากเครื่องบินลำตัวกว้างในปัจจุบัน JetZero หวังว่าจะให้บริการเครื่องบินได้ภายในปี 2030

อ่าน: เรือดำน้ำนิวเคลียร์ที่ทันสมัยที่สุด 5 อันดับแรก

เที่ยวบินเหนือเสียง

บริษัทเกือบครึ่งโหลต่างแข่งขันกันที่จะเป็นบริษัทแรกที่นำเสนอการเดินทางด้วยความเร็วเหนือเสียงแก่สาธารณะ ซึ่งเป็นความสนใจที่น่าสนใจในช่วงเวลาที่การลงทุนและนวัตกรรมด้านการขนส่งส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่การพัฒนาทางเลือกที่สะอาดกว่าและเป็นมิตรกับสภาพอากาศมากขึ้น โดยใช้เชื้อเพลิงน้อยลงหรือ เทคโนโลยีการขับเคลื่อนทางเลือก เช่น แบตเตอรี่หรือไฮโดรเจน

Boom Supersonic ในเดนเวอร์วางแผนที่จะเปิดตัวเครื่องบินโดยสารความเร็วเหนือเสียงที่เรียกว่า Overture ในปี 2029 คาดว่าเครื่องบินลำนี้จะสามารถรองรับผู้โดยสารได้ระหว่าง 64 ถึง 80 คน อ้างอิงจากข้อมูลของ Blake Scholl ซีอีโอของบริษัท มันจะเดินทางด้วยความเร็ว 1,7 มัค ซึ่งเป็นความเร็วเสียง 1,7 เท่า ซึ่งเร็วกว่าเครื่องบินโดยสารทั่วไปมากกว่าสองเท่า

นักวิเคราะห์อุตสาหกรรมกล่าวว่าการร่วมลงทุนและความคิดที่ว่าเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงเชิงพาณิชย์ดูเหมือนเป็นความคิดที่ดีมีส่วนอย่างมากในการฟื้นตัวของโครงการ

บริษัทต่างๆ กล่าวว่าเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงรุ่นใหม่ของพวกเขาจะมีการปล่อยก๊าซคาร์บอนน้อยลง สาเหตุหลักมาจากเครื่องบินเหล่านี้จะใช้เชื้อเพลิงเครื่องบินที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เชื้อเพลิงนี้ผลิตจากผลิตภัณฑ์ทางการเกษตร รวมถึงถั่วเหลืองและไขมันสัตว์ แต่นักวิจารณ์กล่าวว่าคำสัญญาดังกล่าวเพิกเฉยต่อความเป็นจริงที่สำคัญบางประการ ตัวอย่างเช่น เชื้อเพลิงการบินที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมีไม่เพียงพอสำหรับเครื่องบินที่มีอยู่ในปัจจุบัน และสิ่งที่มีอยู่ก็มีราคาแพงกว่า บางคนประมาณการว่ามีราคาแพงกว่าเชื้อเพลิงฟอสซิลถึงสองถึงสี่เท่า

และไม่ว่าเชื้อเพลิงจะเป็นเช่นไร ความจริงก็คือเครื่องบินที่มีความเร็วเหนือเสียงมักจะใช้เชื้อเพลิงมากกว่านั้นเสมอ ภายในปี 2022 เครื่องบินความเร็วเหนือเสียงสามารถใช้เชื้อเพลิงได้มากกว่าเครื่องบินพาณิชย์ทั่วไปถึงเจ็ดถึงเก้าเท่าในขณะที่บรรทุกผู้โดยสารน้อยลง ตามการศึกษาของสภาระหว่างประเทศว่าด้วยการขนส่งที่สะอาด แต่นาซ่ากล่าวว่าการเดินทางด้วยความเร็วเหนือเสียง อย่างน้อยในขั้นต้นจะคิดเป็นสัดส่วนเพียงเล็กน้อยของการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ทั้งหมด และมีส่วนเพียงเล็กน้อยของการบินเชิงพาณิชย์ ถึงกระนั้น สายการบินต่างๆ ก็ให้คำมั่นว่าจะลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนให้เป็นศูนย์ภายในปี 2 บางคนบอกว่าเป็นเรื่องยากที่จะเห็นว่าเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงเข้ากับกรอบดังกล่าวได้อย่างไร

อย่างไรก็ตาม นักวิเคราะห์ยังมีข้อสงสัย เมื่อพิจารณาถึงความยากลำบากที่สายการบินพาณิชย์จะยังลอยนวลได้ เครื่องบินความเร็วเหนือเสียงจะบรรทุกผู้โดยสารน้อยลงและใช้เชื้อเพลิงมากขึ้น หากเชื้อเพลิงนี้เป็นเชื้อเพลิงเครื่องบินที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ต้นทุนก็จะเพิ่มมากขึ้น

Hermeus ซึ่งตั้งอยู่ในแอตแลนตาเป็นเพียงหนึ่งในบริษัทที่สำรวจความเป็นไปได้ในการสร้างเครื่องบินโดยสารเชิงพาณิชย์ที่มีความเร็วเหนือเสียงที่เร็วยิ่งขึ้น ในขณะที่เครื่องบินความเร็วเหนือเสียงเดินทางเร็วกว่าความเร็วเสียง เครื่องบินที่มีความเร็วเหนือเสียงจะเดินทางด้วยความเร็วห้าเท่าหรือมากกว่านั้น

เครื่องบินไอพ่น Halcyon ของบริษัทจะเดินทางด้วยความเร็ว 5 มัค หรือเร็วกว่าเสียง 50 เท่า แต่บริษัทก็เปิดกว้างเกี่ยวกับความท้าทายทางเทคโนโลยีที่ต้องเผชิญในการพัฒนาเครื่องบินที่รวดเร็วเช่นนี้ ตามที่โฆษกระบุ ในวันนี้ โอกาสที่ Halcyon จะถูกส่งทางอากาศนั้นน้อยกว่า XNUMX% แต่พวกเขาคาดว่าโอกาสเหล่านั้นจะดีขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป

แต่ถึงอย่างนั้น Hermeus และบริษัทสตาร์ทอัพทั้งหมด จะต้องโน้มน้าวให้สาธารณชนเชื่อในโครงการของตน และจัดการกับความกังวลที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวกับผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากการเดินทางทางอากาศ นี่อาจเป็นงานที่ยาก

การมองโลกในแง่ดีและความตื่นเต้นล้อมรอบการฟื้นตัวของการเดินทางความเร็วเหนือเสียง และเทคโนโลยียังคงก้าวหน้าต่อไป การบินความเร็วเหนือเสียงเปิดโอกาสอันไม่มีที่สิ้นสุดสำหรับการวิจัยและนวัตกรรม ซึ่งถือเป็นการเปิดศักราชใหม่ของการเดินทางทางอากาศ

วิสโนวิช

ดังนั้นแม้ว่าเราอาจต้องรออีกสักหน่อยเพื่อบินเครื่องบินแห่งอนาคตในวันพรุ่งนี้ เรายังคงมุ่งเน้นไปที่วัสดุและกระบวนการที่ทำให้เครื่องบินปลอดคาร์บอนในปัจจุบันได้ คาดเข็มขัดนิรภัย การเดินทางเพิ่งเริ่มต้น

อ่าน:

• นักสู้รุ่นที่ 5 และ 6: อะไรคือความแตกต่างและขีด จำกัด อยู่ที่ไหน?
• สิ่งที่คุณต้องรู้ก่อนเปิดตัวเว็บไซต์