Новые концепции гражданской авиации: в фокусе

Гражданской авиации стремится к снижению нагрузки на экологию. Планы и дорожные карты по снижению вредных выбросов в атмосферу внесены в долгосрочные планы Международной организации гражданской авиации (ИКАО). В последний докоронавирусный год эмиссия диоксида углерода гражданским воздушным транспортом, по разным оценкам, составляла от 2 до 2,5 процентов от всех антропогенных выбросов СО₂ в атмосферу. Например, за один только рейс по маршруту Москва – Сочи относительно экономичный А320 выбрасывает в атмосферу более 13 тонн диоксида углерода, что в пересчёте на каждого пассажира при полной загрузке превышает 70 килограмм.

Этот небольшой обзор познакомит вас с проектами, которые ведутся в мире по использованию "зелёных" видов топлива, технологий сверхпроводимости для гибридного двигателя и новых конструкций крыла и фюзеляжа.

Концепция Трансзвуковое подкосное крыло

Трансзвуковое подкосное крыло (Transonic Truss-Braced Wing - TTBW) - это конфигурация, разработанная корпорацией Boeing для NASA в рамках программы исследований дозвуковых "сверхзёленых" самолётов. Крыло большого размаха с низким лобовым сопротивлением и с подкосными стойками, как плата за снижение веса консоли крыла, по оценкам, имеет преимущество в топливной эффективности на 9% по сравнению с обычным свободным крылом. При размахе почти 52 метра против 34,5 м у B737-800 первоначальная конструкция TTBW имеет удлинение примерно 14 по сравнению с 9,25 у В737. NASA предполагает построить лётный демонстратор технологий TTBW и выполнить первый полёт в середине 2020-х годов.

Концепция Wright Electric

Wright Electric - американский стартап, работающий над разработкой 186-местного авиалайнера с электрическим приводом с дальностью полёта около 540 км, который может быть введён в эксплуатацию примерно в 2030 году. Для определения требований к самолёту, компания работает с низкобюджетными перевозчиками EasyJet и VivaAerobus. Wright 1 будет иметь быстрозаменяемые аккумуляторные батареи, несколько вентиляторов с электрическим приводом, встроенных в крыло и хвостовое оперение, газотурбинные двигатели для увеличения дальности полёта планируется разместить на V-образном оперении. Демонстратор технологий разрабатывается во взаимодействии с NASA и будет иметь электрифицированную двигательную установку с возможностью запуска канальным вентилятором.

Концепция TU Delft

В концепции Flying-V Делфтского технического университета сверхэффективного авиалайнера используется конструкция бесхвостого летающего крыла. Вместо одной широкой двухпроходной пассажирской кабины Flying-V имеет две кабины размера A320, встроенные в V-консоли. У V-образного самолёта такой же размах крыла и пассажировместимость, что и у Airbus A350, но предполагается, что он будет использовать на 20% меньше топлива, поскольку у самолёта меньшая площадь поверхности, что приведёт к меньшему лобовому сопротивлению. Масштабная модель (5%) выполнила полёт в сентябре 2020 года.

Адаптивное крыло NASA Spanwise

Airbus приступил к испытаниям демонстратора масштабной модели, предназначенной для изучения преимуществ навесных перемещаемых законцовок крыла, уменьшающих лобовое сопротивление. Полуаэроупругие шарниры фиксируются замком, предотвращающим внезапное освобождение законцовок при порывах ветра. Удлинение крыла равно 18, что примерно вдвое больше, чем у A321. Такая конструкция снижает индуктивное сопротивление, составляющее значительную долю от общего сопротивления крыла.

Концепция Blended-wing body

В рамках инициативы по внедрению самолётов с водородным двигателем к 2035 году Airbus представил концепцию формы корпуса со смешанным крылом. Дальность полёта предлагаемого самолёта составит около 3700 км, он будет вмещать около 200 пассажиров. Airbus утверждает, что такая конфигурация имеет высокую аэродинамическую эффективность и предлагает широкий спектр вариантов для хранения водорода и компоновки пассажирского салона.

Концепция турбовинтовой ZEROe

Разрабатываемый для полётов на водородном топливе на расстояние до 1850 км и вместимостью до 100 пассажиров, турбовинтовой проект ZEROe по компоновке больше напоминает старые самолёты, чем современный лайнер со смешанным крылом. Водород хранится в хвостовой части фюзеляжа. На рынке турбовинтовых самолётов доминирует ATR, а будущее de Havilland Dash 8-400 не ясно. Embraer рассматривает возможность запуска обычного турбовинтового самолёта примерно в 2022 году. Концепция ZEROe должна быть готова к 2035 году.

Концепция Криогенный двигатель для БПЛА

В лаборатории криогенной техники Самарского национального исследовательского университета имени Королева в 2020 году приступили к разработке криогенного двигателя, который будет использовать в качестве топлива жидкий азот или сжиженный природный газ. Благодаря своей исключительной экологичности его можно будет применять на БПЛА, предназначенных для использования в природных заповедниках. Создание криогенного двигателя займёт 3-4 года.

Концепция «СуперОкс» - электрический двигатель на сверхпроводниках

В России разрабатывается авиационная интегрированная электроэнергетическая система на основе единой высокотемпературной сверхпроводниковой платформы, состоящей из аккумуляторной батареи, ВТСП-кабеля, ВТСП-токоограничивающего устройства и ВТСП-электродвигателя. 18 декабря 2020 года в СибНИА им. Чаплыгина на экспериментальный летательный аппарат был установлен электрический двигатель на сверхпроводниках и выполнены его пробные запуски с воздушным винтом. Работы выполняются в рамках подготовки к лётным испытаниям.