НАСА представило концепции безопасных для окружающей среды самолетов. Потрясающие инновационные модели получили неофициальное название — «зеленные» летательные аппараты 2025 года». Концепции были разработаны тремя американскими компаниями. Цель компаний – создать летательные аппараты на смену современным самолетам, которые потребляли бы по сравнению с современными аппаратами на 50% меньше топлива, на 50% меньше загрязняли окружающую среду, и благодаря которым на 83% снизилось бы шумовое загрязнение вблизи аэропортов.
Проект финансируется Экологически ответственной авиацией (НАСА), находящейся под управлением Директората авиационных исследований (Aeronautics Research Mission Directorate) в Вашингтоне.
Представляем три концепции самолетов, которые были разработаны в течение 2011 года. Также в подборке — проекты, озвученные в 2010 году.
Дизайн моделей самолетов будущего, которые разработали исследовательские группы из Boeing из Хантигтон-Бич, Lockheed Martin из Пальмдейла и Northrop GrummanNorthrop Grumman из Эль-Сегундо. Все компании родом из Калифорнии, США. Исследователи, дизайнеры, инженеры компаний в течение 2011 года изучали вопрос: какие технологии могут удовлетворить требованиям НАСА по созданию до 2025 года летательного аппарата, тратящего на 50% меньше топлива, дающего на 75% меньше вредных выбросов и зашумляющего на 83% меньшую зону вокруг аэропортов. Все эти цифры отталкиваются от уровня 1998 года, который берется за отправную точку.
Источник рисунка: NASA
Концепция от Lockheed Martin. Дизайнеры в новой концепции используют замкнутое крыло. Работы над концептом ведутся уже три десятка лет, однако лишь сегодня, с созданием новых композитных конструкционных материалов, новых шасси, гибридного ламинарного обтекания и пр., корпорация надеется превратить этот смелый проект в жизнеспособную конструкцию. Lockheed Martin также предполагает использовать в этом самолете Rolls Royce Liberty Works Ultra Fan Engine. Этот новый турбовентиляторный двигатель, по заявлениям разработчика, имеет в пять раз более высокую степень двухконтурности, чем у существующих изделий.
Дизайн возможной модели гражданского сверхзвукового летательного аппарата. Его форма должна уменьшить лобовое сопротивление.
Источник рисунка: NASA/Lockheed Martin
Концепт продвинутого летательного аппарата Boeing. Он представляет собой версию «летающего крыла», такого же, как на X-48, который совершил свой первый полет в 2007 году. У версии Boeing есть большое отличие от X-48: турбовентиляторные двигатели находятся сверху «летающего крыла» и с обеих сторон ограждены вертикальным хвостовым оперением, представленным двумя развитыми рулями направления.
Дизайн самолета, разработанный специалистами НАСА с командой исследователей из авиационной индустрии и университетов. Такая форма крыльев должна существенно снизить расходы топлива.
Источник рисунка: Boxed-Wing Reduces Drag
Концепт продвинутого летательного аппарата Boeing. Он представляет собой версию «летающего крыла», такого же, как на X-48, который совершил свой первый полет в 2007 году. Среди новшеств — система контроля курсовой устойчивости, большой размах крыльев, ведущий к снижению удельной нагрузки на крыло и росту аэродинамического качества.
Источник рисунка: NASA/Boeing
Компьютерная визуализация AMELIA (Усовершенствованная модель для экстремальных подъемов с улучшенной аэроакустикой) – модель летательного дозвукового аппарата с гибридным крылом, которому требуется короткая дистанция для взлета и приземления. Модель разрабатывалась НАСА совместно с Калифорнийским политехническим государственным университетом. Улучшенные характеристики аппарата должны снизить шумовое загрязнение при его приземлении и взлете. Испытания модели были запланированы на осень 2011 года.
Источник рисунка: NASA/Cal Poly
Часть сверхзвуковой научно-исследовательской программы НАСА, самолет, названный «Subsonic Ultra Green Aircraft Research (SUGAR) Volt concept» (или SUGAR), оснащен двигательной системой, которая была разработана для уменьшения расхода топлива более чем на 70 процентов, а потребления энергии — примерно на 55 процентов. Задуманный как воздушный транспорт будущего, новый самолет от НАСА имеет удлиненные крылья и электрические аккумуляторы для газотурбинной гибридной двигательной системы. Концепт был презентован в апреле 2010 года Директорату авиационных исследований (Aeronautics Research Mission Directorate) НАСА для исследований на тему какими будут летательные аппараты в 2030-2035 годах.
Источник рисунка: NASA/The Boeing Company
Double Bubble D8. Концепт разработан Массачусетским технологическим университетом. Его главная идея - очень широкий фюзеляж обеспечивает дополнительную подъемную силу, а тонкое крыло существенно снижает вес аппарата и лобовое сопротивление. Он способен транспортировать со скоростью 0.74 числа Маха 180 пассажиров на расстояние в 3 тыс. морских миль. Концепт был презентован в апреле 2010 года Директорату авиационных исследований (Aeronautics Research Mission Directorate) НАСА для исследований на тему какими будут летательные аппараты в 2030-2035 годах.
Самолет классической конфигурации от NorthropGrumman, воплощение технологии SELECT (Silent Efficient Low Emissions Commercial Transport), предназначенный для трасс средней протяженности. Рассчитан для перелетов со скоростью в 0,55 числа Маха на расстояние в 800 морских миль. Концепт был презентован в апреле 2010 года Директорату авиационных исследований (Aeronautics Research Mission Directorate) НАСА для исследований на тему какими будут летательные аппараты в 2030-2035 годах.
Источник рисунка:: NASA/GE Aviation
Концепт сверхзвукового самолета, разработанный командой во главе с Lockheed Martin Corporation. Концепт был презентован в апреле 2010 года Директорату авиационных исследований (Aeronautics Research Mission Directorate) НАСА для исследований на тему какими будут летательные аппараты в 2030-2035 годах.
Источник рисунка: NASA/Lockheed Martin Corporation
Hybrid Wing Body H-Series — широкофюзеляжное крыло, проект Массачусетского технологического университета. Самолет способен со скоростью 0,83 числа Маха транспортировать 354 пассажиров на расстояние 7600 морских миль. Концепт был презентован в апреле 2010 года Директорату авиационных исследований (Aeronautics Research Mission Directorate) НАСА для исследований на тему какими будут летательные аппараты в 2030-2035 годах.
Источник рисунка: NASA/MIT/Aurora Flight Science
Правообладатель иллюстрации Airbus Image caption Пример того, как в будущем сможет выглядеть силовой набор летательного аппарата Airbus. Вместо привычного "скелета" из шпангоутов, стрингеров и лонжеронов - легкая сетка сложной формы
Возможно ли, чтобы само представление о полете полностью изменилось? Не исключено, что в будущем именно так оно и будет. Благодаря новым материалам и технологиям могут появиться пассажирские дроны, а в небо вернутся сверхзвуковые авиалайнеры. Русская служба Би-би-си проанализировала информацию о новейших проектах Airbus, Uber, Toyota и других компаний, чтобы определить, в каком направлении будет развиваться авиация в будущем.
- Готовы ли вы летать на беспилотных самолетах?
- В Сингапуре начались испытания беспилотного такси
- А вы бы полетели на беспилотном авиалайнере?
Городское небо
Сейчас над городами относительно свободным остается довольно большой слой атмосферы высотой до километра. Это пространство используют специальная авиация, вертолеты, а также отдельные частные или корпоративные самолеты.
Но в этом слое уже начинает развиваться новый вид воздушного транспорта. У него много названий - городская или персональная авиация, авиатранспортная система будущего, небесное такси и так далее. Но суть его была сформулирована еще в начале XIX века художниками-футурологами: каждый получит возможность пользоваться небольшим летательным аппаратом для полетов на небольшие расстояния.
Правообладатель иллюстрации Hulton Archive Image caption Так художник в 1820 году представлял себе будущее. Индивидуальный летательный аппарат присутствовал на таких картинках уже тогда- Над какими проектами работают авиаконструкторы по всему миру
Инженеры никогда не расставались с этой мечтой. Но до сих пор мешало отсутствие прочных и легких материалов и несовершенная электроника, без которой нельзя запустить множество небольших аппаратов. С появлением высокопрочного и легкого углепластика и развитием портативных компьютеров все изменилось.
Нынешний этап создания городского аэромобильного транспорта чем-то напоминает 1910-е годы, самое начало истории самолетостроения. Тогда конструкторы не сразу нашли оптимальную форму самолета и смело экспериментировали, создавая причудливые конструкции.
Сейчас общая задача - сделать летательный аппарат для городской среды - также позволяет строить самые разнообразные аппараты.
Корпорация Airbus, к примеру, разрабатывает сразу три крупных проекта - пилотируемый одноместный Vahana, который, по планам корпорации, сможет полететь уже в следующем году, а к 2021 году будет готов к коммерческим полетам. Два других проекта: CityAirbus, беспилотное такси-квадрокоптер на несколько человек, и Pop.Up, который корпорация разрабатывает совместно с Italdesign. Это одноместный беспилотный модуль, который можно будет использовать на колесном шасси для поездок по городу, а также подвешивать к квадрокоптеру для полетов.
Airbus Pop.Up и CityAirbus используют принцип квадрокоптера, а Vahana - конвертоплан (то есть аппарат, который взлетает по-вертолетному, а затем разворачивает двигатели и дальше движется как самолет).
Схемы квадрокоптера и конвертоплана - сейчас основные для пассажирских дронов. Квадрокоптеры гораздо более стабильны во время полета. А конвертопланы позволяют развивать большую скорость. Но обе схемы позволяют вертикально взлетать и садиться. Это ключевое требование для городской авиации, поскольку обычному самолету нужна взлетно-посадочная полоса. А это значит, что понадобится строительство дополнительной инфраструктуры для города.
Среди других заметных проектов - Volocopter германской компании eVolo, который представляет собой мультикоптер с 18 пропеллерами. Это пока что самый успешный проект воздушного такси, осенью 2017 года в Дубае уже приступили к его тестированию. В июне управляющая транспортная компания Дубая об этом с eVolo.
Правообладатель иллюстрации Lilium Image caption Lilium движется за счет 36 электрических турбин, установленных в ряд на плоскостях и в двух блоках в передней части аппаратаЕще один проект из Германии - Lilium - интересен необычной компоновкой. Это электрический конвертоплан на 36 небольших турбин, установленных двумя блоками вдоль крыла, и с еще двумя блоками в передней части аппарата. Компания уже начала тестовые полеты в беспилотном режиме.
Японский автопроизводитель Toyota инвестирует в проект Cartivator.
А онлайн-сервис такси Uber также разрабатывает свою беспилотную систему, в этом проекте он тесно сотрудничает с НАСА по разработке технологий и программного обеспечения сервиса в городах с высокой плотностью населения.
Правообладатель иллюстрации Ethan Miller/Getty Images Image caption Пассажирский дрон EHang 184, созданный в китайской компании Beijing Yi-Hang Creation Science & Technology Co., Ltd. в 2016 годуСреди авиационных экспертов немало как сторонников беспилотных городских пассажирских перевозок, так и скептиков.
Среди последних - главный редактор Avia.ru Роман Гусаров. Главная проблема, по его мнению - невысокая мощность электродвигателей и аккумуляторов. И эффективные пассажирские дроны вряд ли появятся в обозримом будущем, несмотря на то, что в их разработку вкладывается много средств.
"Технологии еще достаточно сыры и создаваемые с их использованием системы подвержены техническим сбоям", - отметил в интервью Би-би-си главный редактор портала uav.ru Денис Федутинов.
По его словам, подобные проекты могут быть просто красивым рекламным ходом и возможностью показать, что компания занимается передовыми исследованиями. Он также не исключает, что на фоне восторженных публикаций в прессе может возникнуть много стартапов, которые, найдя деньги инвесторов, так и не смогут создать летающий пассажирский дрон.
Исполнительный директор Infomost Consulting (компания занимается консалтингом в области транспорта) Борис Рыбак считает, что пока самой большой проблемой в этой сфере является страх. Люди будут еще долго бояться доверять свою жизнь летательному аппарату без пилота.
"Когда появились первые самодвижущиеся бензиновые повозки, с чадом, дымом и грохотом ехали они рядом с лошадками, и народ разбегался. Но это нормально, тогда было страшно, и сейчас страшно", - сказал Рыбак.
Между дом ами и птиц ами
В настоящее время НАСА и Федеральное управление гражданской авиации США работают над программой "Управление движением беспилотных авиационных систем" (Unmanned Aircraft System (UAS) Traffic Management (UTM)). Именно в рамках этой программы с НАСА и ФАА сотрудничает компания Uber.
Развитие технологий в этой области сильно опережает разработку правил их регулирования. Американскую программу начали разрабатывать в 2015 году, но в "дорожной карте" ее разработки пока даже не отмечен срок создания правил для полетов в густонаселенных городских районах.
Правообладатель иллюстрации Italdesign Image caption Пассажирскую капсулу Pop.Up можно будет использовать на колесном шасси или прицеплять к квадрокоптеруПри этом имеются в виду полеты дронов по доставке почты и новостной видеосъемке. А о перевозке пассажиров в программе пока вообще ничего не говорится.
Судя по данным презентаций, изученных Русской службой Би-би-си, в будущем полеты пассажирских дронов в городах будут регулироваться через выстраивание маршрутов в воздушных коридорах. Такой же принцип действует в современной гражданской авиации. При этом дроны будут активно взаимодействовать между собой и мониторить воздушное пространство вокруг, чтобы избежать столкновений с другими дронами и прочими объектами в воздухе (например, с птицами).
Однако, как полагает Борис Рыбак, гораздо более эффективной была бы система, построенная по принципу свободного полета, где маршруты выстраивались бы компьютерами с учетом местонахождения всех аппаратов в воздухе.
- Британия начинает испытания беспилотных грузовиков
- Движения кенгуру запутали беспилотные автомобили
Останется ли Россия в стороне?
В России власти также пытаются делать осторожные шаги по регулированию полетов беспилотников в городской среде. Так, уже давно интересуется беспилотниками компания "Ростелеком". Она является подрядчиком компании "Российские космические системы", которая в ноябре 2015 года выиграла конкурс Роскосмоса на 723 млн рублей (12,3 млн долларов) на создание инфраструктуры Федерального сетевого оператора.
Правообладатель иллюстрации Tom Cooper/Getty Images Image caption Еще один проект сверхзвукового бизнес-джета - XB-1 американской компании Boom TechnologyЭта инфраструктура должна будет обеспечить наблюдение за транспортом и беспилотными аппаратами (включая летательные), наземным и водным пилотируемым и беспилотным транспортом, железнодорожным транспортом, объяснял представитель "Ростелекома". Оператор создает опытный образец инфраструктуры, которая будет контролировать движение транспорта, прежде всего дронов, и готов потратить на субподрядчиков около 100 млн рублей (1,7 млн долларов).
Замглавы департамента науки, промышленной политики и предпринимательства города Москвы Андрей Тихонов рассказал Би-би-си, что в российской столице пока нет условий для появления пассажирских дронов.
"Во-первых, не до конца проработана нормативная база для беспилотных летательных и наземных аппаратов. Во-вторых, московская инфраструктура пока не приспособлена для массовой транспортировки грузов и пассажиров на беспилотных аппаратах. В-третьих, большинство аппаратов, предназначенных для перевозки людей и больших грузов, пока находятся на стадии тестирования и должны получить соответствующую документацию для работы в городских условиях. Опять же возникают вопросы обязательного страхования пассажиров и многие другие", - объяснил он.
Правда, по его словам, эти проблемы не столько останавливают власти города, сколько заставляют искать пути их решения.
Быстрее звука
Другое направление, над которым работают во многих авиастроительных корпорациях - сверхзвуковые пассажирские перевозки.
Эта идея совсем не нова. 22 ноября исполняется 40 лет началу регулярных коммерческих рейсов между Нью-Йорком, Парижем и Лондоном на самолетах "Конкорд". В 1970-х идею сверхзвуковых перевозок воплотили British Airways вместе с Air France, а также "Аэрофлот" на Ту-144. Но на практике выяснилось, что технологии того времени не годились для гражданской авиации.
В итоге советский проект свернули после семи месяцев эксплуатации, а британо-французский - после 27 лет.
Правообладатель иллюстрации Evening Standard Image caption "Конкорд", как и Ту-144, опередил время, но показал, как сложно сделать сверхзвуковой пассажирский самолетГлавной причиной, по которой были свернуты проекты Concorde и Ту-144, обычно называют финансы. Эти самолеты были дорогим удовольствием.
Двигатели таких аппаратов потребляют гораздо больше горючего. Для таких самолетов необходимо было создавать свою инфраструктуру. Ту-144, например, использовал свой вид авиационного топлива, гораздо более сложный по составу, он нуждался в особом техническом обслуживании, более тщательном и дорогостоящем. Для этого самолета приходилось держать даже отдельные трапы.
Ещё одной серьезной проблемой, помимо сложности и стоимости обслуживания, стал шум. Во время полета на сверхзвуковой скорости на всех передних кромках элементов самолета возникает сильное воздушное уплотнение, которое порождает ударную волну. Она тянется за самолетом в виде огромного конуса, и когда достигает земли, то человек, через которого она проходит, слышит оглушающий звук, похожий на взрыв. Именно из-за этого полеты "Конкордов" над территорией США на сверхзвуковой скорости были запрещены.
И именно с шумом сейчас, прежде всего, пытаются бороться конструкторы.
После прекращения полетов "Конкорда" попытки построить новый, более эффективный сверхзвуковой пассажирский самолет не прекращались. И с появлением новых технологий в области материалов, двигателестроения и аэродинамики о них стали говорить все чаще.
В мире разрабатывается сразу несколько крупных проектов в области сверхзвуковой гражданской авиации. В основном, это бизнес-джеты. То есть проектировщики изначально стараются нацелиться на тот сегмент рынка, где стоимость билетов и обслуживания играет меньшую роль, чем на маршрутных перевозках.
Правообладатель иллюстрации Aerion Image caption Самолет AS2 компания Aerion разрабатывает в партнерстве с AirbusНАСА совместно с корпорацией Lockheed Martin разрабатывает сверхзвуковой самолет, пытаясь, в первую очередь, решить проблему звукового барьера. Технология QueSST включает в себя поиск особой аэродинамической формы летательного аппарата, которая как бы "размазывала" жесткий звуковой барьер, делая его нерезким и менее шумным. В настоящее время в НАСА уже разработали облик самолета, а его летные испытания могут начаться в 2021 году.
Еще один заметный проект - AS2, который разрабатывает компания Aerion в партнерстве с Airbus.
Airbus также работает над проектом Concord 2.0. Этот самолет планируется оснастить тремя типами двигателей - ракетным в хвостовой части и двумя обычными реактивными, при помощи которых самолет сможет взлетать почти вертикально, а также одним прямоточным, который уже будет разгонять аппарат до скорости в 4,5 Маха.
Правда, подобными проектами в Airbus занимаются довольно осторожно.
"Airbus продолжает исследования в области сверхзвуковых/гиперзвуковых технологий, мы также изучаем рынок, чтобы понять, будут ли такого рода проекты жизнеспособны и осуществимы, - говорится в официальном комментарии Airbus для Русской службы Би-би-си. - Мы не видим рынка для таких самолетов в настоящий момент и в обозримом будущем из-за высоких издержек таких систем. Это может измениться с появлением новых технологий, либо с изменением экономической или социальной обстановки. В общем, пока что это скорее область изучения, а не приоритетное направление".
Media playback is unsupported on your device
Можно ли возродить "Конкорд"?Предсказать, будет ли спрос на такие самолеты, действительно сложно. Борис Рыбак отмечает, что параллельно с авиационными развивались и информационные технологии, и теперь бизнесмен, которому необходимо быстро решить вопрос на другой стороне Атлантики, часто может сделать это не лично, а по интернету.
"Лететь бизнес-классом или в бизнес-джете шесть часов из Лондона до Нью-Йорка. А так ты технически потратишь четыре, ну три сорок. Стоит ли эта [овчинка] выделки?" - сказал Рыбак по поводу сверхзвуковых перелетов.
По опыту Ту-144
Однако другие российские авиационные специалисты считают иначе. Сверхзвуковые самолеты смогут занять свое место на рынке, считает ректор Московского авиационного института Михаил Погосян, бывший руководитель Объединенной авиастроительной корпорации.
"Сверхзвуковой самолет дает возможность выйти на качественно другой уровень, он позволяет экономить глобально время - сутки. Прогнозы рынка говорят о том, что внедрение такого рода технологий и такого рода проектов будет связано со стоимостью такого полета. Если такая стоимость будет приемлемой и не будет в разы отличаться от стоимости полета на дозвуковом самолете, то я вас уверяю, что рынок есть", - сказал он Русской службе Би-би-си.
Погосян выступил на форуме Aerospace Science Week в МАИ, где он, в частности, рассказал о перспективах создания сверхзвукового самолета с участием российских специалистов. Российские предприятия (ЦАГИ, МАИ, ОАК) участвуют в большой европейской научно-исследовательской программе Horizon 2020, одно из направлений которой - разработка сверхзвукового пассажирского самолета.
Погосян перечислил главные свойства такого самолета - низкий уровень звукового удара (иначе самолет не сможет летать над населенными территориями), двигатель изменяемого цикла (ему необходимо хорошо работать на дозвуковой скорости и на сверхзвуковой), новые термостойкие материалы (на сверхзвуковой скорости самолет сильно нагревается), искусственный интеллект, а также то, что управлять таким самолетом может один пилот.
При этом ректор МАИ убежден, что проект сверхзвукового самолета можно создать только на международном уровне.
Правообладатель иллюстрации Boris Korzin/TASS Image caption По словам Сергея Чернышева, у России сохранилась школа создания сверхзвуковых пассажирских самолетовРуководитель Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н. Е. Жуковского (ЦАГИ) Сергей Чернышев рассказал на форуме, что российские специалисты участвуют в трех международных проектах в области сверхзвуковой пассажирской авиации - Hisac, Hexafly и Rumble. Все три проекта не ставят целью создать конечный коммерческий продукт. Их главная задача - исследовать свойства сверхзвукового и гиперзвукового аппарата. По его словам, сейчас авиастроители создают еще только концепцию такого самолета.
В интервью Би-би-си Сергей Чернышев сказал, что сильной стороной российских авиастроителей является опыт создания сверхзвуковых самолетов и их эксплуатации. По его словам, это сильная аэродинамическая школа, большой опыт проведения испытаний, в том числе и в экстремальных условиях. В России также "традиционно сильная школа материаловедов", - добавил он.
"Мой субъективный прогноз: на горизонте 2030-35 года появится [бизнес-джет]. Академик Погосян считает, что между 2020-м и 2030 годом. Десять лет он им дал. Это так, но все-таки ближе к 2030 году", - сказал Сергей Чернышев.
"Обычные" необычные лайнеры
Главная задача авиаконструкторов сегодня - добиваться увеличения топливной эффективности самолета, снижая при этом вредные выхлопы и шум. Вторая задача - разрабатывать новые системы управления, где компьютер будет выполнять все больше задач.
Сейчас уже никого не удивить электродистанционной системой управления самолетом, когда сигналы от ручки управления или штурвала, педалей и прочих органов передаются к рулям и прочим элементам механизации в виде электросигналов. Подобная система позволяет бортовому компьютеру контролировать действия летчика, внося коррективы и исправляя ошибки. Однако эта система - уже вчерашний день.
- Последний сверхзвуковой "Конкорд" сдали в музей
- Первый в мире авиалайнер с термоядерным реактором: как скоро?
- Почему авиастроительные корпорации делают одинаковые самолеты?
Как рассказал Би-би-си вице-президент корпорации "Иркут" по маркетингу и продажам Кирилл Будаев, российская компания работает над системой, когда самолетом будет управлять всего один пилот, а функции второго при взлете и посадке будет выполнять специально подготовленный старший бортпроводник. Во время полета самолета на эшелоне одного пилота вполне достаточно, считают в "Иркуте".
По законам природы
Еще одно серьезное нововведение, появившееся в последнее десятилетие - композитные материалы. Разработку легкого и прочного пластика можно сравнить с применением алюминия в послевоенной авиации. Этот материал вместе с появлением эффективных турбореактивных двигателей изменил облик самолетов. Теперь точно такая же революция происходит с композитом, который постепенно вытесняет металл из конструкций самолетов.
При проектировке самолетов все чаще используется трехмерная печать, которая позволяет создавать более сложные формы с высокой точностью. И добиваться снижения потребления топлива.
К примеру, Airbus и Boeing используют новейшие двигатели семейства LEAP производства CFM International. Форсунки в этих двигателях напечатаны на трехмерном принтере. И это позволило повысить топливную эффективность на 15%.
Кроме того, сейчас авиационная промышленность начала активнее осваивать бионический дизайн.
Бионика - прикладная наука, которая изучает возможности практического применения в различных технических устройствах принципов и структур, которые появились в природе благодаря эволюции.
Правообладатель иллюстрации Airbus Image caption Кронштейн, спроектированный при помощи бионических технологийВот простой пример - на снимке выше изображен кронштейн, аналогичный тому, что используется в самолете Airbus. Обратите внимание на его форму - обычно такой элемент представляет собой сплошной кусок металла треугольной формы. Однако, рассчитав на компьютере силы, которые будут приложены к различным его частям, инженеры выяснили, какие части можно удалить, а какие - видоизменить таким образом, чтобы не только облегчить, но и усилить такой компонент.
Гораздо более сложная работа была проведена группой ученых во главе с профессором Технического университета Дании Нильсом Ааге. В октябре 2017 года они опубликовали в журнале Nature доклад , в котором рассказали о том, как они рассчитали на французском суперкомпьютере Curie силовой набор крыла авиалайнера Boeing 777 - сложную структуру довольно тонких перемычек и распорок.
В результате, как считают исследователи, вес двух крыльев самолета можно было бы снизить на 2-5%, не потеряв при этом прочности. С учетом того, что оба крыла в сумме весят 20 тонн, это дало бы экономию до 1 тонны, что соответствует предполагаемому сокращению расхода топлива 40-200 тонн в год. А ведь это уже существенно, не правда ли?
При этом бионический дизайн в будущем, как считают в авиастроительных корпорациях, будет применяться все больше и больше. Самолет на первой иллюстрации к этому тексту - лишь эскиз инженеров Airbus, но на нем уже видно, по какому принципу будет создаваться силовой набор самолетов будущего.
Электричество
Двигатель - самая главная и самая дорогая часть самолета. И именно он определяет конфигурацию любого самолета. В настоящее время большинство авиационных двигателей - либо газогенераторные, либо внутреннего сгорания, бензиновые или дизельные. Лишь самая малая часть из них работает на электричестве.
По словам Бориса Рыбака, все десятилетия существования реактивной авиации разработка принципиально новых авиационных моторов не велась. Он видит в этом проявление лобби нефтяных корпораций. Так это или нет, но за все послевоенное время эффективного двигателя, который бы не сжигал углеводородное топливо, так и не появилось. Хотя испытывались даже атомные.
Сейчас в мировой авиационной индустрии отношение к электричеству сильно меняется. В мировой авиации появилась концепция "Более электрический самолет". Она подразумевает большую по сравнению с современными электрификацию узлов и механизмов аппарата.
В России технологиями в рамках этой концепции занимается холдинг "Технодинамика", входящий в "Ростех". Компания разрабатывает электроприводы реверса для будущего российского двигателя ПД-14, приводы топливной системы, уборки-выпуска шасси.
"В долгосрочной перспективе мы, конечно, рассматриваем проекты больших коммерческих самолетов. И в этих больших самолетах мы, скорее всего, будем использовать гибридную двигательную установку, прежде чем перейти полностью на электротягу, - говорится в комментарии Airbus. - Дело в том, что отношение мощности к весу в современных аккумуляторах пока еще очень далеко от того, что нам нужно. Но мы готовимся к будущему, в котором это возможно".
С хорошим источником энергии полетит даже скала или целый дом, а с этим проблемы потому что слабо идет прогресс в развитие добычи и хранение энергии. Могу еще добавить и то что американский самолет стелс Найт Хок в обще не должен летать,но благодаря бортовому компьютеру и электроники которая в реальном времени следит за критическими параметрами полета самолета и не допускает и ограничивает переход самолета на критические режимы полеты. Электроника сделала то что в воздух подняли летающий утюг. Все эти концепты расчитаны на новые материалы нанотехнологии,совершенно другой тип двигателя. Кто его знает может быть эти техно фантазии и полетят. Дрим лайнер взлетел потому что в нем использовали карбон угле пластик,угле волокно,стекловолокно. Благодаря литий ионным батареям стало возможно создать летающей мотоцикл или квадрокоптер. Главное это мощныйи экономичныйисточник энергии а в авиации и в космических кораблях с этим огромная проблема
Источник: © сайтс хорошим источником энергии полетит даже скала или целый дом а с этим проблемы потому что слабо идет прогресс в развитие добычи и хранение энергии. Могу еще добавить и то что американский самолет стелс Найт Хок в обще не должен летать,но благодаря бортовому компьютеру и электроники которая в реальном времени следит за критическими параметрами полета самолета и не допускает и ограничивает переход самолета на критические режимы полеты. Электроника сделала то что в воздух подняли летающий утюг. Все эти концепты расчитаны на новые материалы нанотехнологии,совершенно другой тип двигателя. Кто его знает может быть эти техно фантазии и полетят. Дрим лайнер взлетел потому что в нем использовали карбон угле пластик,угле волокно,стекловолокно. Благодаря литий ионным батареям стало возможно создать летающей мотоцикл или квадрокоптер. Главное это мощныйи экономичныйисточник энергии а в авиации и в космических кораблях с этим огромная проблема
Источник: © Fishki.netс хорошим источником энергии полетит даже скала или целый дом а с этим проблемы потому что слабо идет прогресс в развитие добычи и хранение энергии. Могу еще добавить и то что американский самолет стелс Найт Хок в обще не должен летать,но благодаря бортовому компьютеру и электроники которая в реальном времени следит за критическими параметрами полета самолета и не допускает и ограничивает переход самолета на критические режимы полеты. Электроника сделала то что в воздух подняли летающий утюг. Все эти концепты расчитаны на новые материалы нанотехнологии,совершенно другой тип двигателя. Кто его знает может быть эти техно фантазии и полетят. Дрим лайнер взлетел потому что в нем использовали карбон угле пластик,угле волокно,стекловолокно. Благодаря литий ионным батареям стало возможно создать летающей мотоцикл или квадрокоптер. Главное это мощныйи экономичныйисточник энергии а в авиации и в космических кораблях с этим огромная проблема
По прогнозам учёных, через несколько десятков лет технический прогресс сделает возможным голосовое управление любой техникой, двигатель внутреннего сгорания уступит место электрическим движителям, а основным источником энергии станет энергия солнца. Не останется в стороне и авиация – самолёты в основном это будут беспилотники, которые бурно развиваются в настоящее время в военной сфере, но уже в разработке находятся опытные образцы беспилотных гражданских самолётов.
Управление со специального пункта
Уже сейчас практически в гражданской авиации имеются все основания для перехода на беспилотный режим. Интегрированные бортовые компьютерные комплексы позволяют в автоматическом режиме пилотировать самолёт от взлёта до посадки, навигационные системы обеспечивают расчёт маршрута по наземным маякам и с помощью спутников.
Остаётся лишь оснастить самолёт компьютером с заранее заданной программой полёта и предусмотреть установку датчиков предупреждения от столкновения, которые будут корректировать курс воздушного судна при приближении других бортов. При двукратном или трёхкратном дублировании это будет совершенно безопасно, тем более что пилот будет, но только не на борту самолёта.
Предполагается, что все аэродромы будут иметь специальные центры управления полётами, оборудованные соответствующими наземными средствами управления и связи, в которых каждый рейс контролируется пилотом. Помощь контролирующему оказывают и диспетчеры УВД.
Таким образом, пилот проводит в несколько раз больше рейсов и ему не нужно проходить контроль в каждом аэропорту.
Экология, малошумность и экономичность
Футурологи считают, что самолёты будущего претерпят кардинальные изменения, такой летательный аппарат через 50-60 лет будет иметь фюзеляж, похожий на космическую ракету с хвостовым оперением кольцевой формы. Подобная конструктивная формация, по мнению экспертов, значительно гасит звуковой удар при переходе на сверхзвуковую скорость и делает полёт на этом режиме более комфортным.
Сверхзвуковые самолёты будущего будут похожи на ракету.
Через полвека сверхзвуковые пассажирские лайнеры будут летать на скорости, превышающее число М более чем в два раза и такой перелёт на курорты у тёплых морей займёт времени не более, чем поездка с окраины мегаполиса до центра. Двигатели такого летательного аппарата будут потреблять энергию, накопленную в солнечных панелях, размещённых в верхней части самолёта и поверхностях консолей крыла. Это будет самый экологичный транспорт будущего.
Но это отдалённое будущее, а в ближайшие 20-30 лет вот что предлагает нам компания Boeing.
Разрабатываемый ими проект носит название Sugar Volt и представляет собой концепт «зелёного» самолёта с гибридной силовой установкой. Основное питание двигателей будет от аккумуляторных батарей, заряжаемых в аэропортах от обычных электросетей. Авиационное топливо будет потребляться лишь на взлёте и наборе высоты, в редких случаях – при длительных перелётах.
В конструкции лайнера предусмотрено длинное крыло, которое после посадки складывается, чтобы лайнер свободно уместился в обычных аэропортах. Такое крыло поможет уменьшить взлётную дистанцию и разгрузить конструкцию в полёте, что повысит энергоэффективность летательного аппарата.
Sugar Volt самолёт со складным длинным крылом и гибридными двигателями
Известно, что гибридные двигатели гораздо менее шумные и более экологичные, чем турбореактивные силовые установки. Пассажирский лайнер Sugar Volt будет менее загрязнять атмосферу – выбросы закиси азота сократятся на 80%, а углекислого газа – на 60%. За счёт использования тяги электрических двигателей снизится потребление авиатоплива на 70%, эффективность этого летательного аппарата, по сравнению с современными самолётами станет выше на 55%.
Интерьер, виртуальная реальность и интерактивные панели
Пассажирский салон самолётов будущего ожидают большие перемены – изменятся сами кресла, они или станут для более комфортабельного размещения в нём человека принимать его форму тела или второй вариант – это будут кресла-коконы, изолированные друг от друга с индивидуальной климатической установкой, позволяющее идеально отдохнуть в полёте.
Предположительно так будут выглядеть кресла-коконы в самолёте будущего.
Каждое место будет оборудовано интерактивными панелями с прямым доступом в интернет, по планшету, имеющимся для отдельного кресла, пассажир может заказать товар в duty-free аэропорта посадки, ознакомиться с развлекательными программами, работой магазинов и расписанием работы транспорта в городе прилёта.
Проектировщики будущих лайнеров утверждают, что каждому желающему в самолёте будут выдаваться шлемы виртуальной реальности, которые помогут пассажирам забыть про чувство страха перед полётом и помогут перенестись в иной мир с помощью встроенной программы. Люди могут очутиться в путешествиях по разным странам, прокатиться на тарзанке или по морю на быстроходном катере, посмотреть любимый сериал или фильм с эффектом полного присутствия.
Заключение
Очевидно, что желаемое будущее не за горами и перелёты на сверхзвуковых лайнерах станут чем-то обыденным и привычным и попав в такой самолёт, люди уже не захотят садиться на корабль или поезд. Подобные воздушные судна станут реальностью уже в следующем веке.
Авиационная техника в новейших концептах регулярно демонстрирует передовые технологические разработки по самым разным аспектам эксплуатации. Это касается не просто модернизации современных моделей, но и более широкого взгляда на будущее сегмента. Конструкторы ориентируются на потенциалы для развития на базе технологий, которые еще недавно считались инновационными. Конечно, не все проекты, по которым можно оценивать самолеты будущего, действительно будут реализованы, но по многим разработкам вполне можно составить представление в целом о тенденциях развития авиации.
Новые идеи в пассажирском самолетостроении
Среди наиболее реальных разработок уже ближайшего будущего можно отметить Boeing 777X. Принципиально инновационных и ярких нововведений не предвидится, но конструкторы этой модели обещают серьезную переработку органов управления и формы крыльев. Например, в 777X будут объединены элероны и закрылки, что позволит минимизировать общий вес конструкции. Что касается особой конструкции крыльев, то она будет секционной - длина каждой составит 3,5 м, причем разработчики предусмотрят и возможность их вертикального подъема для парковки в процессе руления. Как и многие другие пассажирские самолеты будущего, этот авиалайнер планируется перевести на более эффективные источники топлива. Силовую установку представит двухдвигательный комплекс, способный управляться с размахом крыльев порядка 72 м. Предположительно, самолет войдет в эксплуатацию в 2020 г.
Интересна и японская разработка Mitsubishi Regional Jet (MRJ). Данное судно представляет собой реактивный пассажирский лайнер на 76 мест. К тому же 20-му году создатели планируют выпустить несколько модификаций, одна из которых будет 90-местной. По мнению многих экспертов, Mitsubishi предложит более безопасные самолеты будущего, чем бразильская фирма Embraer и версии знаменитого «Суперджета». Это будет достигнуто за счет обновленной конструкции фюзеляжа и более функциональных бортовых систем.
Тенденции в военной авиации
Военная техника традиционно показывает более технологичные и развитые функционально образцы. Отчасти это касается и авиации. Начать стоит с коммуникационного обеспечения - на поверхностях боевых самолетов будущего могут появиться массивные антенны, сенсоры и радары, которые позволят улавливать и передавать электромагнитные колебания. На практике это обеспечит возможность точного «сканирования» объектов в радиусе 360 градусов независимо от погодных условий. Привнесут новые возможности и нанотехнологии. В частности, некоторые разработки обеспечат покрытиям функцию термометра, которая позволит оповещать о повреждениях. Уже в этом десятилетии военные самолеты будущего, скорее всего, получат и лазеры. Причем их использование будет узко ориентированным. Первые концепты планируется использовать как средство поражения вражеских ракет и сенсоров противовоздушной обороны. Для уничтожения электронных устройств будет применяться микроволновое оружие. И для оснащения самолетов лазерами, и для электромагнитных установок будут предусматриваться специальные двигатели. Ожидается и появление новых бомбардировщиков, но в данном направлении принципы поражения останутся прежними, а изменения произойдут разве что в плане конструкционной оптимизации.
Сверхзвуковые самолеты
Этот класс остается одним из самых перспективных и насыщенных. К примеру, NASA к 2020 планирует выпустить сверхзвуковой QueSST, который будет почти бесшумным. Это важная особенность, поскольку именно высокие показатели шума до сегодняшнего дня являются главной причиной запрета сверхзвуковых самолетов для перевозки пассажиров. С помощью новых технологий NASA планирует устранить шумовые нагрузки при переходе на сверхвысокую скорость. Интересный проект поддерживает и Virgin Galactic. Это стартап под названием Boom, который, по некоторым расчетам, может в 2,5 раза сократить время перелетов над Атлантикой относительно показателей современных сверхзвуковых моделей. Не остаются без внимания и самолеты-истребители будущего, которые в шестом поколении перейдут на сверхзвуковую скорость. Пока это далекие планы, но не исключено, что подобные разработки появятся на платформах БПЛА RQ-4 и Boeing - F-X. По некоторым сведениям, новейшие модификации смогут обеспечивать гиперзвуковую скорость на уровне 6 тыс. км/ч. Но, опять же, эксплуатация моделей шестого поколения начнется не раньше 2050 года.
Летающие автомобили
Кинематографические образы в виде летающих личных машин даже сегодня кажутся далекой фантастикой. Тем не менее компания Terrafugia рассчитывает если не реализовать данную концепцию в скором будущем, то приблизить ее. Не так давно разработчики фирмы уже представляли частный автосамолет, но с одним нюансом - это был в большей степени именно самолет, поскольку для него требовалась взлетная полоса с ровной поверхностью длиной 500 м. И это не говоря о сложностях управления, с которым мог совладать только профессиональный пилот. Однако в новых версиях самолеты будущего от Terrafugia как минимум должны избавиться от необходимости использования взлетной полосы. Это достижение уже продемонстрировала свежая модификация TF-X, способная развивать порядка 350 км/ч. При этом дальность полета составляет 805 км.
Гибридные самолеты
Идеи экологического и энергоэффективного питания давно применяются в традиционных автомобилях. Вполне логично, что они стали осваиваться и конструкторами авиатехники. В частности, инженеры из Boeing создали концептуальную модель SUGAR, которая должна обеспечить авиакомпаниям до 70% экономии по сравнению с аппаратами, работающими на обычном топливе. Столь высокий процент энергосбережения стал возможным благодаря электрическим батареям. В процессе ожидания пассажиров, SUGAR будет одновременно наполняться традиционным топливом и заряжаться от энергетического терминала аэропорта. Обычные топливные материалы предназначены только для взлета, а сам полет осуществляется за счет электродвигателей. И это не единственная разработка подобного типа. Сегодня проекты самолетов будущего рассчитываются с возможностью полного перехода на электричество. Наиболее амбициозные идеи касаются и аккумуляции солнечной энергии, что может сделать энергообеспечение на 100% бесплатным.
Инновации в частном сегменте
Весьма оригинальные разработки появляются и на рынке частных самолетов. Так, модель Bombardier Global 8000 представляет собой бизнес-джет, рассчитанный на 8 мест. Он обещает поставить рекорд перелета без дозаправки на дистанцию около 15 000 км. При этом скорость составит 950 км/ч. Интересна и внешне необычная модель SkiGull, которую называют самолетом-амфибией. Название обусловлено способностью аппарата садиться на водную поверхность. Это новая разработка, но в скором будущем она станет доступна для всех желающих ее приобрести. Также комбинированные самолеты будущего для частных пользователей предлагают специалисты Icon. Модель A5 представляет вариант двухместного гидросамолета, который не только позволяет садиться и взлетать с водной глади, но также способен выходить из штопора и при необходимости осуществлять катапультирование пилота с парашютом.
Космические авиаперелеты
Уже упомянутая фирма Virgin Galactic также занимается туризмом в виде космических полетов. Но в будущем, как отмечают ее представители, технологии позволят и рядовым пользователям авиатехники выполнять суборбитальные перелеты из одной точки планеты в другую. То есть речи о полетах на дальние уголки космоса не идет, но выход на орбиту с преодолением атмосферного слоя - возможен. Сегодня примером реализации данной идеи являются аппараты семейства Space Ship Two. Подобные самолеты будущего смогут подниматься на высоту более 15 км и доставлять пассажиров в разные точки Земли с минимальными временными затратами.
Будущее российского авиастроения
Отечественное самолетостроение долгое время находилось в кризисном состоянии и лишь в последние годы стали предприниматься серьезные попытки по кардинальному изменению ситуации. Перспективы развития российского сегмента отрасли связаны с двумя довольно успешными разработками. Во-первых, это «Сухой Суперджет SSJ 100», который показывает достойные технико-эксплуатационные показатели, открыв и новые возможности для дальнейшего продвижения проекта. К примеру, в 2019 г. планируется выпуск модификации на 120 мест. Во-вторых, внушают большие надежды в развитие комплекса и самолеты будущего России на базе МС-21. Данная платформа должна выйти свет в 2020 г. Это ближне-среднемагистральный лайнер, силовая установка которого создана полностью на отечественных комплектующих.
Заключение
Пожалуй, ключевой тенденцией в развитии индустрии можно назвать устранение эксплуатационных ограничений для авиатехники разного класса. Причем это касается не только технических показателей, но и нишевых барьеров. Например, перестает быть актуальной знаменитая строчка «первым делом самолеты». Истребитель из будущего, грузовой лайнер, или пассажирское судно вполне может получить облик вертолета. В некоторых сегментах перспективные модели геликоптеров успешно заменяют традиционные самолеты. Не исключено, что такая тенденция сохранится и в дальнейшем. В частности, аппараты семейства Bell 525 обещают стать первыми вертолетами с электродистанционной системой управления, которая минимизирует нагрузку на экипаж. А концепты Helicopters от Airbus должны поставить рекорды в показателях грузоподъемности. По заявлениям производителя, к 2020 г. такие модели смогут перевозить грузы до 10 т.
